Vous pouvez fabriquer des préformes de fibre optique avec un système très basique, essentiellement un système de distribution de gaz dans une pièce avec un tour MCVD. Ou vous pouvez améliorer votre système en ajoutant de nombreux accessoires qui amélioreront la résistance et le rendement des fibres ainsi que la reproductibilité de votre processus de fabrication de préformes.
Au fil des années, j'ai développé et fabriqué des fibres spéciales - où j'ai exploité et entretenu un système de distribution de gaz SG Controls - j'ai activement recherché divers dispositifs de contrôle complémentaires pour améliorer notre processus et la qualité de nos fibres. En fait, certaines fonctionnalités telles que le test automatique de fuite des vannes et l'auto-étalonnage ont été spécifiquement conçues à ma demande et pour répondre à mes besoins. Les informations suivantes décrivent brièvement les fonctionnalités complémentaires pour les systèmes MCVD qui amélioreront votre capacité à produire des préformes de fibres spéciales de haute qualité qui répondent à vos objectifs de conception.
Sécheur de gaz multicanal et moniteur de point de rosée
Sans séchage du gaz, vous pouvez avoir de sérieux problèmes avec les pics d'eau dans votre fibre et la corrosion de la ligne de distribution conduisant à la contamination des produits chimiques. Je connais le sécheur de gaz multicanaux SG Controls, qui élimine l'humidité des flux de gaz d'entrée. Ce séchoir à gaz comprend également un moniteur de point de rosée, vous permettant ainsi de suivre les niveaux d'humidité dans les flux de gaz. Le sécheur de gaz multicanaux comporte deux colonnes de séchage. Alors qu'une colonne sèche et délivre du gaz de procédé au système, l'autre colonne est en mode veille. Selon la façon dont vous programmez l'unité, vous pouvez demander à votre système MCVD de passer à la colonne de veille avant que la colonne utilisée ne soit saturée d'humidité. De plus, pour l'apport d'oxygène, une colonne de «craquage» est utilisée avant la colonne de séchage. Cette colonne de craquage brise le H2O dans le flux d'O2 en H2, H, O et O2 avant de s'écouler à travers la colonne de séchage standard.
Le sécheur de gaz multicanal et le moniteur de point de rosée sont des caractéristiques importantes, car ils sont totalement automatisés. Si vous choisissez de ne pas installer de séchoir à gaz automatique, votre autre option consiste à acheter des colonnes de séchage fixes avec des cartouches remplaçables pouvant être montées sur un mur de votre laboratoire. Ces colonnes de séchage fixes doivent être changées manuellement et purgées par un opérateur. Dans ce cas, vous risquez d'introduire de l'humidité dans le système pendant ce processus. De plus, le sécheur de gaz d'un MCVD SG Controls fournit de l'azote sec à la boîte sèche, qui renferme toutes les vannes d'arrêt en Téflon et les tubes pour maintenir le système au sec. Il fournit également du gaz sec pour transférer les produits chimiques, ce qui est un appareil essentiel.
Test d'étanchéité automatique des vannes
Les vannes de votre système de distribution de gaz déterminent quels produits chimiques sont livrés au tube de dépôt et quand. Si les vannes ne sont pas étanches, vous n'obtenez pas le débit de gaz attendu ou vous pouvez obtenir un mélange croisé avec d'autres produits chimiques. Savoir que vous disposez d'un système étanche avant de fabriquer votre préforme est très précieux. Cependant, le test de fuite manuel d'environ 100 vannes prend énormément de temps. Pour le système MCVD que j'ai exploité, il faudrait jusqu'à 2 jours pour tester manuellement les fuites de l'ensemble du système et rechercher les fuites. Gardez à l'esprit que les vannes doivent être testées contre les fuites en position ouverte (du gaz est acheminé vers le système), car le gaz peut encore s'échapper dans l'atmosphère. Bien entendu, ils doivent également être testés en position fermée (le gaz n'est pas fourni au système).
Vous pouvez également acheter un système de test de fuite automatique en option. Ce système de test de fuite informatisé fait automatiquement passer chaque vanne du système en position ouverte et fermée dans toutes les combinaisons. Cette option qui permet de gagner du temps met sous pression chaque vanne avec de l'oxygène basse pression et recherche une condition de débit nul sur la conduite de refoulement. Cela se fait avec chaque vanne du système - sans opérateur - et le programme informatique documente tous les résultats et fournit un rapport. Sur la base du rapport, vous pouvez ensuite déterminer quelle vanne fuit et la réparer rapidement.
C'est une fonctionnalité qui permet de gagner du temps: au lieu de prendre 2 jours pour tester manuellement les fuites du système, il a fallu 2 heures pour exécuter le test. Si vous avez effectué des tests de vanne de fuite manuellement, vous connaissez un problème clé: si plusieurs vannes fuient, il est très difficile de déterminer quelles vannes sont à l'origine du problème. Cette fonction de test de fuite automatique fournit un rapport qui vous indique les vannes spécifiques nécessitant une attention, afin que les réparations puissent être effectuées rapidement.
Interface du logiciel d'auto-étalonnage
J'ai trouvé que l'étalonnage est un facteur critique dans la production de préformes de qualité qui répondent aux objectifs de conception. Dans cet article, je garderai brièvement mes commentaires sur l'étalonnage. Je vous encourage à lire l'un de mes articles précédents où je discute de l'importance de l'étalonnage de vos régulateurs de débit massique H2 / O2 et vous propose de nombreux conseils. (Lire la suite: «Objectifs de conception critiques pour la fabrication de préformes en fibre optique.»)
À ma demande, SG Controls a développé un système d'auto-étalonnage pour comparer le débit massique traversant chaque appareil du système de distribution de gaz à une norme de débit massique. L'étalon de débit massique était sur un chariot, positionné à côté de l'équipement de distribution de gaz et connecté au MCVD. Le flux de gaz circulant à travers le dispositif de commande sortait alors de la machine et traverserait l'étalon d'étalonnage. Un programme informatique a automatiquement cyclé le contrôleur de débit massique testé à travers 10 points de consigne différents, qui sont comparés à la norme de contrôle de débit massique. Cela a été fait pour chaque régulateur de débit massique du système. Le MCVD que j'ai utilisé avait 12 contrôleurs de débit massique. Les contrôleurs de débit massique ont été automatiquement commutés conformément à la norme, par l'ordinateur, et chacun a été testé sans la présence d'un opérateur.
Cette option permettait également de gagner du temps. Vous pouvez brancher le chariot d'étalonnage le soir et rentrer chez vous. Le matin, un rapport vous est présenté pour chaque régulateur de débit massique par rapport à la norme. Si l'un d'entre eux n'est pas conforme aux spécifications, vous avez la possibilité de corriger le contrôleur de débit massique, de le remplacer ou simplement de faire en sorte que le logiciel de recette de contrôle compense automatiquement les valeurs incorrectes fournies par un contrôleur de débit massique particulier.
Un avantage clé du logiciel d'auto-étalonnage est que vous avez une clarté absolue sur le fonctionnement de vos régulateurs de débit massique. Si vous ne suivez pas vos étalonnages - par exemple, vous demandez 100 CC et vous obtenez en fait 110 CC - vous «poursuivez constamment la conception». J'ai parlé avec des professionnels chevronnés de l'industrie qui reconnaissent qu'ils ont été pris dans ce piège. Plutôt que de garder la recette sous contrôle, ils obtiendraient des commentaires du profileur ou de la mesure par fibre optique. Ce résultat serait réinjecté dans le MCVD pour «corriger» la recette. Au lieu de cela, avec le calibrage, vous êtes dans le siège du conducteur et vous avez une vue dégagée sur la route devant vous. Vous avez la capacité de déterminer la meilleure façon d'avancer de manière efficace et efficiente.
Il est utile de réfléchir à ce qui peut arriver si vous ne calibrez pas les régulateurs de débit massique. Si vous réintroduisez simplement les résultats optiques dans la recette du système MCVD, vous poursuivez la conception. Cela peut fonctionner pendant un certain temps, mais lorsqu'un contrôleur de débit massique tombe en panne et doit être remplacé, vous n'avez aucune idée du débit réel. La nouvelle unité calibrée que vous installez fournira le débit réel. Malheureusement, vous devrez recommencer et rétablir les valeurs de consigne de débit pour répondre aux spécifications. La poursuite de la dérive du régulateur de débit massique peut prendre beaucoup de temps. D'un autre côté, un système d'étalonnage automatique fournira les courbes de débit réelles de tous les contrôleurs de débit massique du système pour garantir que vos recettes MCVD fournissent des résultats reproductibles.
Compensation de la pression atmosphérique
Quand vous y pensez, la pression atmosphérique a un impact sur votre système de distribution de gaz. Lorsque vous faites des bulles d'oxygène à travers les produits chimiques, la pression atmosphérique au-dessus du liquide a un impact sur la vitesse à laquelle vous pouvez vaporiser le produit chimique. Une pression atmosphérique inférieure augmentera le taux de vaporisation de votre produit chimique. Si vous avez un barboteur à température constante et un très bon contrôle de votre processus de vaporisation - mais si la pression atmosphérique baisse - alors, théoriquement, vous pourrez obtenir un niveau de vapeurs plus élevé aux mêmes débits et températures. Cela peut avoir un impact sur les résultats de vos préformes. Il existe des fonctionnalités disponibles pour compenser les changements de pression atmosphérique dans les systèmes MCVD.
Boîtier de tour
Certains fabricants de préformes installent leur équipement MCVD dans une salle blanche de classe 10,000 10,000. Cependant, il est possible de fabriquer des préformes avec un système très basique: un tour et un système de distribution de gaz dans un laboratoire ouvert. Si vous choisissez de le faire et que vous souhaitez un niveau de pureté plus élevé, vous pouvez ajouter une enceinte de tour (le tour est enfermé dans une enceinte en verre avec des portes coulissantes). Dans ce boîtier, vous ajouteriez généralement des filtres HEPA pour filtrer l'air entrant à une propreté de classe XNUMX XNUMX ou mieux. L'enceinte crée une pression positive par rapport à la pièce extérieure. Cette combinaison - pression positive et air propre - aide à empêcher les particules de pénétrer dans l'environnement propre, de fusionner avec la préforme et de provoquer des points faibles dans la fibre étirée.
De plus, une enceinte de tour est un élément de sécurité, car elle protège les opérateurs de la flamme et des composants en mouvement. Si vous ne pouvez pas vous permettre d'installer une salle blanche de classe 10,000, vous pouvez ajouter une enceinte de tour dans votre laboratoire. Ce petit investissement peut offrir un retour sur investissement en termes d'augmentation des rendements des préformes.
Réchauffeur de barboteur isotherme supplémentaire
Ce thermoplongeur ajoute de la chaleur au produit chimique du barboteur pour compenser le refroidissement dû à l'effet de bulles. C'est une fonctionnalité intéressante à ajouter à votre MCVD, car elle stabilise à nouveau la température chimique du barboteur en moins de 5 minutes. Si vous avez lu mes articles précédents, vous saurez que je considère le barboteur comme un équipement extrêmement critique lors de la fabrication de préformes de fibre optique. En fait, je préfère un barboteur en verre, car cela vous permet de voir les produits chimiques, de confirmer le niveau approprié et de confirmer un flux de bulles uniforme. Au fil des années, j'ai trouvé que la visibilité chimique était un réel avantage. (En savoir plus sur les réchauffeurs à bulles isothermes: "Comparaison des 2 types de systèmes de distribution de gaz MCVD pour fabriquer des préformes optiques: acier inoxydable et téflon / verre. »)
Pyromètre à balayage
SG Controls propose un pyromètre à balayage qui se déplace pour pointer vers le point le plus chaud du tube de dépôt. Les positions de visée prédéterminées du pyromètre en fonction de la vitesse sont développées et utilisées dans la programmation. Sans cette option, la visée du pyromètre est ajustée pour une vitesse. Si la vitesse du brûleur augmente, la zone chaude peut être à la traîne derrière le pyromètre, provoquant une entrée de température plus froide que la température réelle vers le contrôleur. Votre régulateur de température compensera, amenant la température réelle plus élevée que la valeur programmée. Sans cet équipement critique, vous pouvez surcompenser la température, ce qui peut réduire l'efficacité de vos dépôts et potentiellement provoquer un rétrécissement prématuré du tube. (En savoir plus sur ce pyromètre à balayage, y compris une astuce concernant les pyromètres à main: "Objectifs de conception critiques pour la fabrication de préformes de fibre optique. »
Contrôle du diamètre
Pour éviter le rétrécissement du tube, vous devez contrôler soigneusement le diamètre du tube avec une épaisseur de couche constante pour chaque passage. Au fur et à mesure que votre préforme rétrécit, l'épaisseur de la paroi augmente, ce qui fait refroidir la température de dépôt interne. Cela modifie l'épaisseur de la couche obtenue par passe et l'indice de réfraction de cette couche. Disons que vous avez programmé la recette pour donner 20 couches d'épaisseur X. Si chaque couche devient de plus en plus fine, la préforme résultante ne répondra pas à vos spécifications. L'option de contrôle du diamètre de SG Controls vous donne une plus grande capacité à contrôler le diamètre du tube de dépôt d'une analyse à l'autre et au cours d'une analyse. (En savoir plus sur le contrôle du diamètre: "Objectifs de conception critiques pour la fabrication de préformes de fibre optique»).
Tour à banc allongé avec crosse de queue motorisée
Cette fonction complémentaire vous permet d'étirer les préformes à un diamètre plus petit. Vous pouvez programmer le tour, le chariot d'incendie et la contre-pointe motorisée pour qu'ils fonctionnent à une vitesse spécifique pour vous donner un diamètre de préforme spécifique. (Le programme le calculera automatiquement.) C'est une approche très utile pour augmenter les rendements des préformes. En fait, vous pouvez fabriquer un noyau plus grand que souhaité dans votre préforme, l'étirer à un diamètre plus petit, puis l'envelopper avec des tubes de quartz pour obtenir le rapport noyau / gaine souhaité pour votre conception de fibre. Ce processus peut produire beaucoup plus de fibres. En fait, cela devient une approche populaire pour fabriquer de la fibre de télécommunications. Les tiges de noyau sont fabriquées à un très grand diamètre, puis étirées en grandes longueurs et coupées en courtes sections. Ensuite, chaque section est sur-chemisée pour obtenir de nombreuses préformes d'un noyau. Il s'agit d'un moyen économique de fabriquer des préformes. De toute évidence, cette fonctionnalité complémentaire peut avoir un impact direct sur vos rendements en fibres.
Une petite option connexe est les mandrins à double mâchoire. En règle générale, les tours sont équipés d'un jeu de mâchoires pour saisir le tube. Si le tube de dépôt n'est pas parfaitement circulaire, vous pouvez ressentir un mouvement dans les mâchoires. Le jeu supplémentaire de mâchoires offre un autre jeu de points de contact, de sorte que le tube de dépôt reste stable. En outre, les mandrins à double mâchoire peuvent être utilisés pour le sur-gainage: un jeu de mâchoires retient la préforme tandis que le second ensemble contient le tube de sur-repliement.
Tour de veste extensible vertical
Comme discuté ci-dessus, un tour horizontal à lit allongé peut être utilisé pour l'étirement ou le gainage. Alternativement, des entreprises comme SG Controls proposent un tour d'étirement vertical et de sur-gainage. Il y a 2 avantages:
- Le tour vertical élimine le problème de gravité qui provoque l'affaissement des tubes lorsque vous les chauffez, une situation trop courante avec un tour horizontal.
- Les tours d'étirage verticaux sont généralement beaucoup plus longs et vous pouvez traiter des préformes plus longues.
Boîtier de commande de tour manuel
L'une des nombreuses options complémentaires proposées par SG Controls est un boîtier de commande de tour manuel pour la configuration. Lorsque vous chargez des tubes de dépôt, des tubes effondrés ou des préformes dans le tour - et que vous redressez et fusionnez du verre - vous pouvez contrôler la flamme et la position du brûleur indépendamment du système automatique. Cette fonction vous permet de déplacer le chariot d'incendie du brûleur de haut en bas sur le tour tout en étant assis devant le tour. De plus, le boîtier de commande du tour manuel a des potentiomètres de commande pour les flux H2 / O2 vers le brûleur. Cela vous permet de contrôler manuellement la température du brûleur pendant la configuration.
De plus, la bascule du pied pilote / brûleur principal vous permet d'avoir les deux mains libres pour vous concentrer sur le redressement et la fusion de la préforme avec des palettes en graphite. Pour allumer / éteindre le brûleur, il vous suffit d'appuyer sur la pédale de commande. La pédale a une fonction de démarrage progressif pour augmenter lentement le régulateur de débit massique. Sans cette fonction, si vous appuyez sur la pédale et ouvrez une vanne d'hydrogène pour permettre au contrôleur de débit massique d'envoyer du débit au brûleur, vous obtiendrez une forte poussée d'hydrogène. Ce sont des fonctionnalités très intéressantes et conviviales pour l'opérateur MCVD.
Système de recharge chimique: SiCl4, GeCl4, POCl3 et rechange
Comme je l'ai mentionné dans les articles précédents, lorsque vous fabriquez des préformes et des gaz à bulles à travers les réactifs chimiques, les gaz se vaporisent et le niveau chimique dans le barboteur diminue. Certains composants du système MCVD aident à compenser cette chute de produits chimiques. Cependant, à un moment donné, le barboteur doit être rempli pour maintenir une génération de vapeur reproductible. Le système de remplissage de produits chimiques semi-automatique élimine l'opérateur des éléments clés du processus. Cela réduit considérablement le risque d'erreurs et l'introduction d'humidité dans le système.
En règle générale, les systèmes de remplissage automatique de produits chimiques sont des armoires autonomes qui sont raccordées au système de distribution de gaz et connectées à chaque barboteur. (Ces systèmes peuvent être en acier inoxydable ou en Téflon / verre.) Les vannes de contrôle sont en ligne avec la tuyauterie pour s'activer / se désactiver au moment opportun. L'armoire de remplissage de produits chimiques abrite également les conteneurs en vrac achetés auprès de fournisseurs de produits chimiques. Pour démarrer un système de remplissage de produits chimiques, la conduite de distribution est purgée avec un gaz sec tout au long du système de distribution de gaz pour évacuer, en contournant le barboteur. Une fois terminé, le réservoir de produits chimiques en vrac est pressurisé et le produit chimique est forcé dans le barboteur MCVD jusqu'à ce que le niveau correct soit atteint. Ensuite, le produit chimique restant est purgé de la ligne de remplissage avec du gaz sec pendant une durée programmée, ce qui termine le processus de remplissage.
Pensées finales
Comme mentionné ci-dessus, j'ai travaillé avec SG Controls pour développer plusieurs de ces fonctionnalités supplémentaires, que j'ai trouvées extrêmement utiles. Si vous avez des questions sur l'une de ces fonctionnalités, je vous encourage à m'appeler. Nous pouvons examiner diverses options qui amélioreront la résistance et le rendement des fibres de votre entreprise ainsi que la reproductibilité de votre processus de fabrication de préformes.
Vous pouvez avoir un besoin unique. Je peux vous indiquer si une fonctionnalité existante est disponible à l'achat et répondra à vos besoins. Alternativement, je peux vous guider tout au long du processus de développement d'une fonctionnalité très spécifique pour votre système. Il est utile de savoir que SG Controls a été très agréable à utiliser lorsqu'il s'agit de créer des modules complémentaires uniques pour répondre à un besoin spécifique. En fait, considérez les options de cet article comme des exemples des capacités de SG Controls plutôt que comme une liste exhaustive.
Que vous ayez actuellement un système de distribution de gaz MCVD ou que vous cherchiez à en acheter un, je suis là pour vous aider à identifier et à installer l'équipement dont vous avez besoin. Dans un article précédent, j'ai noté que je me considérais comme un «dépanneur technique», grâce au temps considérable consacré au dépannage des problèmes pour optimiser la conception et obtenir les propriétés optiques souhaitées dans le processus de fabrication. En plus d'être un dépanneur technique, je suis un défenseur des clients FOC. Je suis là pour vous aider à obtenir le système précis ou la fonction complémentaire qui prend en charge vos objectifs de fabrication de préformes.
