Puede fabricar preformas de fibra óptica con un sistema muy básico, esencialmente un sistema de entrega de gas en una habitación con un torno de MCVD. O puede mejorar su sistema agregando muchos accesorios que mejoren la resistencia y el rendimiento de la fibra, así como la reproducibilidad de su proceso de fabricación de preformas.
A lo largo de los años, desarrollando y fabricando fibra especializada, donde operé y mantuve un sistema de entrega de gas SG, busqué activamente varios dispositivos de control de complementos para mejorar nuestro proceso y la calidad de la fibra. De hecho, algunas características, como las pruebas de fuga de válvulas automáticas y la calibración automática, se diseñaron específicamente a petición de mi solicitud y para satisfacer mis necesidades. La siguiente información describe brevemente las características adicionales para los sistemas MCVD que mejorarán su capacidad para producir preformas de fibra especializada de alta calidad que cumplan con sus objetivos de diseño.
Monitor de secador de gases multicanal y rocío
Sin el secado de gas, puede tener serios problemas con los picos de agua en la fibra y la corrosión de la línea de suministro, lo que conduce a la contaminación de los productos químicos. Estoy familiarizado con el secador de gas multicanal SG controla, que elimina la humedad de las corrientes de gas de entrada. Este secador de gas también incluye un monitor de punto de rocío, por lo que puede rastrear los niveles de humedad en las corrientes de gas. El secador de gas multicanal tiene dos columnas de secado. Mientras que una columna se seca y entrega gas de proceso al sistema, la otra columna está en modo de espera. Dependiendo de cómo programa la unidad, puede instruir a su sistema MCVD que cambie a la columna de espera antes de que la columna en uso esté saturada de humedad. Además, para el suministro de oxígeno, se usa una columna de "agrietamiento" antes de la columna de secado. Esta columna de grietas rompe el H2O en la corriente de O2 hasta H2, H, O y O2 antes de que fluya a través de la columna de secado estándar.
El secador de gas multicanal y el monitor de rocío son características importantes, porque están totalmente automatizadas. Si elige no instalar un secador de gas automático, su otra opción es comprar columnas de secado fijas con cartuchos reemplazables que se pueden montar en una pared en su laboratorio. Estas columnas de secado fijos deben ser cambiados manualmente y transmitidas por un operador. En este caso, corre el riesgo de la posibilidad de introducir la humedad en el sistema durante ese proceso. Además, el secador de gas en un SG controla MCVD entrega nitrógeno seco a la caja seca, lo que encierra todas las válvulas de bloque de teflón y tubos para mantener el sistema seco. También proporciona gas seco para transferir productos químicos, que es un dispositivo crítico.
Prueba de fuga de válvula automática
Las válvulas en su sistema de administración de gas determinan qué productos químicos se entregan al tubo de deposición y cuándo. Si las válvulas no están fuertes, no obtiene el flujo de gases esperado o puede obtener la mezcla cruzada con otros productos químicos. Saber que tiene un sistema de fugas antes de fabricar su preforma es muy valioso. Sin embargo, las pruebas de fuga manualmente alrededor de 100 válvulas requieren mucho tiempo. Para el sistema MCVD que operaba, tomaría hasta 2 días filtrar manualmente la prueba de prueba todo el sistema y rastrear las fugas. Tenga en cuenta que las válvulas deben probarse fugas en la posición abierta (el gas se entrega al sistema), porque el gas aún puede filtrarse a la atmósfera. Por supuesto, también deben ser probados en la posición cerrada (el gas no se entrega al sistema).
Alternativamente, puede comprar un sistema de prueba de fuga automática como una opción adicional. Este sistema de pruebas de fuga computarizado ralentiza automáticamente cada válvula en el sistema en la posición abierta y cerrada en todas las combinaciones. Esta opción de ahorro de tiempo presuriza cada válvula con oxígeno de baja presión y busca una condición de flujo cero en la línea de entrega. Esto se hace con cada válvula en el sistema, sin un operador, y el programa de la computadora documenta todos los resultados y proporciona un informe. Según el informe, puede determinar qué válvula está goteando y repararla rápidamente.
Esta es una característica de ahorro de tiempo: en lugar de tomar 2 días para filtrar manualmente el sistema, tardó 2 horas en ejecutar la prueba. Si ha realizado pruebas de válvula de fuga manualmente, está familiarizado con un problema clave: si más de una válvula tiene fuga, es muy difícil identificar qué válvulas están causando el problema. Esta función de prueba de fuga automática proporciona un informe que lo apunta a las válvulas específicas que necesitan atención, por lo que las reparaciones se pueden realizar rápidamente.
Interfaz de software de calibración automática
He descubierto que la calibración es un factor crítico para producir preformas de calidad que cumplan con los objetivos de diseño. En este artículo, mantendré mis comentarios sobre la calibración breve. Le animo a que lea uno de mis artículos anteriores donde discuto la importancia de calibrar sus controladores de flujo de masa H2/O2 y ofrecer numerosos consejos. (Lea más: "Objetivos de diseño crítico para fabricar preformas de fibra óptica" ).
A mi solicitud, los controles de SG desarrollaron un sistema de calibración automática para comparar el flujo de masa que llega a través de cada dispositivo en el sistema de entrega de gas con un estándar de flujo de masa. El estándar de flujo de masa estaba en un carro, colocado al lado del equipo de entrega de gas y conectado al MCVD. El flujo de gas que viaja a través del dispositivo de control salería de la máquina y fluiría a través del estándar de calibración. Un programa de computadora cicló automáticamente el controlador de flujo de masa en la prueba a través de 10 puntos de ajuste diferentes, que se comparan con el estándar de control de flujo de masa. Esto se hizo para cada controlador de flujo de masa en el sistema. El MCVD que operaba tenía 12 controladores de flujo de masa. Los controladores de flujo de masa se cambiaron automáticamente en línea con el estándar, por la computadora, y cada uno se probó sin un operador presente.
Esta opción también era una característica de ahorro de tiempo. Puede conectar el carrito de calibración por la noche y volver a casa. Por la mañana, se le presenta un informe para cada controlador de flujo de masa en comparación con el estándar. Si uno está fuera de especificación, tiene la opción de corregir el controlador de flujo de masa, reemplazarlo o simplemente hacer que el software de receta de control compense automáticamente los valores incorrectos que el controlador de flujo de masa particular está entregando.
Un beneficio clave del software de calibración automática es que tiene una claridad absoluta sobre el funcionamiento de sus controladores de flujo masivo. Si no realiza un seguimiento de sus calibraciones, por ejemplo, solicita 100 cc y en realidad obtiene 110 cc, está constantemente "persiguiendo el diseño". He hablado con profesionales experimentados de la industria que reconocen que fueron atrapados en esta trampa. En lugar de mantener la receta bajo control, recibirían comentarios del Profiler u Medición de Fibra óptica. Ese resultado se volvería a alimentar al MCVD para "corregir" la receta. En cambio, con la calibración, estás en el asiento del conductor, y tienes una visión clara de la carretera por delante. Tiene la capacidad de determinar cómo avanzar mejor de manera eficiente y efectiva.
Es útil pensar en lo que puede suceder si no calibra los controladores de flujo de masa. Si simplemente alimenta los resultados ópticos a la receta del sistema MCVD, está persiguiendo el diseño. Esto puede funcionar por un tiempo, pero cuando un controlador de flujo masivo falla y debe ser reemplazado, no tiene idea de cuál era el flujo real. La nueva unidad calibrada que instale entregará el flujo real. Desafortunadamente, deberá comenzar de nuevo y restablecer los puntos de ajuste de la velocidad de flujo para cumplir con las especificaciones. Persiguiendo la deriva del controlador de flujo de masa puede llevar mucho tiempo. Por otro lado, un sistema de calibración automática proporcionará curvas de flujo reales de todos los controladores de flujo de masa del sistema para garantizar que sus recetas de MCVD proporcionen resultados reproducibles.
Compensación de presión atmosférica
Cuando lo piensa, la presión atmosférica afecta su sistema de administración de gas. A medida que burbujea el oxígeno a través de los productos químicos, la presión atmosférica por encima del líquido afecta la velocidad a la que puede vaporizar el químico. Una presión atmosférica más baja aumentará la tasa de vaporización de su químico. Si tiene un burbujeador de temperatura constante y un muy buen control de su proceso de vaporización, pero si la presión atmosférica cae, entonces, en teoría, podrá obtener un mayor nivel de vapores a los mismos flujos y temperaturas. Esto puede afectar sus resultados de preforma. Hay características disponibles para compensar los cambios de presión atmosférica en los sistemas MCVD.
Recinto de torno
Algunos fabricantes de preforma instalan su equipo MCVD en una habitación limpia de clase 10,000. Sin embargo, es posible fabricar preformas con un sistema muy básico: un sistema de entrega de torno y gas en un laboratorio abierto. Si elige hacer esto y desea un mayor nivel de pureza, puede agregar un recinto de torno (el torno está encerrado en un recinto de vidrio con puertas correderas). Dentro de este recinto, normalmente agregaría filtros HEPA para filtrar el aire entrante a la limpieza de la clase 10,000 o mejor. El recinto crea una presión positiva en relación con la habitación exterior. Esta combinación, presión positiva con aire limpio, ayuda a evitar que las partículas ingresen al entorno limpio, se fusionen con la preforma y causen puntos débiles en la fibra dibujada.
Además, un recinto de torno es una característica de seguridad, ya que protege a los operadores de la llama y los componentes móviles. Si no puede permitirse instalar una habitación limpia de clase 10,000, puede agregar un recinto de torno en su entorno de laboratorio. Esta pequeña inversión puede ofrecer ROI en términos de mayores rendimientos de preforma.
Calentador burbujeador isotérmico suplementario
Este calentador de inmersión agrega calor al químico burbujeante para compensar el enfriamiento debido al efecto burbujeante. Esta es una gran característica para agregar a su MCVD, ya que vuelve a estabilizar la temperatura química burbujeante en menos de 5 minutos. Si ha leído mis artículos anteriores, sabrá que considero que el burbujeante es una pieza de equipo extremadamente crítica al fabricar preformas de fibra óptica. De hecho, prefiero un burbujeante de vidrio, porque esto le permite ver los 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. (Lea más sobre los calentadores de burbujas isotérmicos: " Comparando los 2 tipos de sistemas de entrega de gas MCVD para fabricar preformas ópticas: acero inoxidable y teflón/vidrio").
Pirómetro de barrido
SG Controls ofrece un pirómetro de escaneo que se mueve para apuntar en el punto más caluroso en el tubo de deposición. Las posiciones de puntería de pirómetro predeterminado versus la velocidad se desarrollan y se usan en la programación. Sin esta opción, el apuntamiento del pirómetro se ajusta para una velocidad. Si la velocidad del quemador aumenta, la zona caliente puede quedarse atrás del pirómetro, causando una entrada de temperatura más fría que la real al controlador. Su controlador de temperatura compensará, lo que elevará la temperatura real más alta que el valor programado. Sin este equipo crítico, puede compensar en exceso la temperatura, lo que puede reducir la eficiencia de sus deposiciones y potencialmente causar la contracción del tubo prematuro. (Lea más sobre este pirómetro de escaneo, incluido un consejo sobre los pirómetros de mano: " Objetivos de diseño críticos para fabricar preformas de fibra óptica ".
Control de diámetro
Para evitar la contracción del tubo, debe controlar cuidadosamente el diámetro del tubo con un espesor de capa consistente para cada pase. A medida que su preforma se reduce, el grosor de la pared aumenta, lo que hace que la temperatura de deposición interna se enfríe. Esto cambia el grosor de la capa que logra por pase y el índice de refracción de esa capa. Supongamos que ha programado la receta para dar 20 capas al grosor X. Si cada capa se vuelve más delgada y más delgada, la preforma resultante no cumplirá sus especificaciones. La opción de control de diámetro de SG Controls le brinda una mayor capacidad para controlar el diámetro del tubo de deposición de carrera a ejecución, y dentro de una carrera. (Lea más sobre el control del diámetro: " Objetivos de diseño crítico para fabricar preformas de fibra óptica ").
Torno de cama extendida con caldo de cola motorizada
Esta función de complemento le permite estirar las preformas a un diámetro más pequeño. Puede programar el torno, el carro de fuego y el stock de cola motorizado para funcionar a una velocidad específica para darle un diámetro de preforma específico. (El programa calculará automáticamente esto). Este es un enfoque muy útil para aumentar los rendimientos de preforma. De hecho, puede fabricar un núcleo más grande de lo deseado en su preforma, estirarlo a un diámetro más pequeño, luego sobre la chaqueta con tubos de cuarzo para lograr la relación de núcleo a vestida deseada para su diseño de fibra. Este proceso puede producir significativamente más fibra. De hecho, esto se está convirtiendo en un enfoque popular para fabricar fibra de telecomunicaciones. Las varillas del núcleo se fabrican a un diámetro muy grande, luego se estiran en longitudes largas y se cortan en secciones cortas. A continuación, cada sección se ha superado para obtener muchas preformas de un núcleo. Esta es una forma rentable de fabricar preformas. Claramente, esta función de complemento puede tener un impacto directo en sus rendimientos de fibra.
Una opción pequeña y relacionada es Double Jaw Chucks. Por lo general, los tornos vienen equipados con un juego de mandíbulas para agarrar el tubo. Si el tubo de deposición no es perfectamente circular, puede experimentar el movimiento en las mandíbulas. El conjunto adicional de mandíbulas ofrece otro conjunto de puntos de contacto, por lo que el tubo de deposición se mantiene estable. Además, los chucks de la mandíbula doble se pueden usar para sobrevalorar: un juego de mandíbulas contiene la preforma, mientras que el segundo conjunto contiene el tubo de colapso.
Tornio de la chaqueta vertical el estiramiento
Como se discutió anteriormente, se puede usar un torno horizontal de cama extendido para estirar o sobrevalorar. Alternativamente, compañías como SG Controls ofrecen un estiramiento vertical y sobre el torno de chaqueta. Hay 2 ventajas:
- El torno vertical elimina el problema de la gravedad que hace que los tubos se hundan cuando los calienta, una situación demasiado común con un torno horizontal.
- Los tornos de estiramiento verticales generalmente son mucho más largos, y puede procesar preformas más largas.
Caja de control de torno manual
Una de las muchas opciones de complemento que ofrece SG Controls es un cuadro de control de torno manual para la configuración. Cuando carga tubos de deposición, sobre tubos de colapso o se realiza en el torno, y enderezando y fusionando el vidrio, puede controlar la llama del quemador y posicionarse independientemente del sistema automático. Esta característica le permite mover el carro de fuego del quemador arriba y abajo del torno mientras está sentado frente al torno. Además, la caja de control de torno manual tiene potenciómetros de control para los flujos H2/O2 al quemador. Esto le permite controlar manualmente la temperatura del quemador durante la configuración.
Además, la alternancia del pie del piloto/quemador principal le permite tener ambas manos libres para concentrarse en enderezar y fusionar la preforma con las paletas de grafito. Para encender/apagar el quemador, simplemente empuja el pedal de control de pies. El pedal del pie tiene una característica de arranque suave para aumentar lentamente el controlador de flujo de masa. Sin esta característica, si deprimiera el pedal y abriera una válvula de hidrógeno para permitir que el controlador de flujo de masa envíe flujo al quemador, obtendría una gran oleada de hidrógeno. Estas son características muy bonitas y fáciles de usar para el operador MCVD.
Sistema de recarga química: SICL4, GECL4, POCL3 y repuesto
Como mencioné en artículos anteriores, cuando fabrica preformas y gases de burbujas a través de los reactivos químicos, los gases se vaporizan y el nivel químico en las gotas de burbujeadores. Ciertos componentes en el sistema MCVD ayudan a compensar esa caída química. Sin embargo, en algún momento el bubbler debe llenarse para mantener la generación de vapor reproducible. El sistema de recarga química semiautomática elimina el operador de las partes clave del proceso. Esto reduce significativamente la posibilidad de errores y la introducción de la humedad en el sistema.
Por lo general, los sistemas automáticos de recarga química son gabinetes independientes que se canalizan al sistema de entrega de gas y se conectan a cada burbujeante. (Estos sistemas pueden ser acero inoxidable o teflón/vidrio). Las válvulas de control están en línea con la tubería para encenderse/apagar en el momento apropiado. El gabinete de recarga química también alberga los recipientes a granel comprados a proveedores químicos. Para comenzar un sistema de recarga química, la línea de entrega se purga con un gas seco hasta el sistema de entrega de gas para ventilarse, evitando el burbujeador. Una vez completo, el recipiente químico a granel se presuriza y el químico se ve obligado a entrar en el burbujeador MCVD hasta que se logre el nivel correcto. A continuación, el químico restante se purga desde la línea de recarga con gas seco durante una cantidad programada de tiempo, lo que completa el proceso de recarga.
Pensamientos finales
Como se mencionó anteriormente, trabajé con los controles SG para desarrollar muchas de estas características complementarias, que encontré increíblemente útiles. Si tiene preguntas sobre alguna de estas características, le animo a que me llame. Podemos ver varias opciones que mejorarán la fuerza y el rendimiento de la fibra de su empresa, así como la reproducibilidad de su proceso de fabricación de preformas.
Es posible que tenga una necesidad única. Puedo ofrecer información sobre si hay una función existente disponible para su compra que respalde sus necesidades. Alternativamente, puedo guiarlo a través del proceso para desarrollar una característica altamente específica para su sistema. Es útil saber que SG Controls ha sido excelente para trabajar cuando se trata de crear complementos únicos para satisfacer una necesidad específica. De hecho, piense en las opciones en este artículo como ejemplos de capacidades de SG Controls en lugar de una lista exhaustiva.
Ya sea que actualmente tenga un sistema de entrega de gas MCVD o esté buscando comprar uno, estoy aquí para ayudarlo a identificar e instalar el equipo que necesita. En un artículo anterior, noté que me veo como un "resolución técnica de problemas", gracias al extenso tiempo dedicado a los problemas de solución de problemas para optimizar el diseño y lograr las propiedades ópticas deseadas en el proceso de fabricación. Además de ser un solucionador de problemas técnicos, soy un defensor de los clientes de FOC. Estoy aquí para ayudarlo a obtener el sistema preciso o la función de complemento que admite sus objetivos de fabricación de preforma.
