专利名称：蒸汽输送装置及其蒸发器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤制造技术领域，更具体地说，涉及一种蒸汽输送装置及其蒸发器。
背景技术：
人们在制造光纤时先要制作出光纤预制棒，常用的制作工艺是气相沉积法。气相沉积法的基本工作原理是首先将起掺杂作用的高纯度金属卤化物和氧气在一定条件下发生反应，形成一些氧化物微粒，这些氧化物微粒会沉积在母棒外表面或者石英玻璃管的内壁，并通过控制掺杂剂浓度，精确的控制各层玻璃的折射率分布而得到的高纯石英玻璃棒。 这些高纯度金属卤化物一般为易挥发性液体，需进行汽化才能实现流量及掺杂浓度的精确控制。特别的，对于要求蒸汽绝对不能出现液化的生产中，液体原料蒸汽流量的精确控制是这些工艺首先应考虑的重要问题，也是生产出高品质产品的关键之一。液体原料蒸汽流量的输送方法有三种，第一种方法为鼓泡法，即将某一参与反应的工艺气体或某一惰性气体通入液体原料中，由该气体将需要精确控制流量的液体蒸发，使用质量流量控制器(MFC，MASS FLOW CONTROLLER的简称)控制载流气体的质量流量，借助鼓泡的方法将液体从容器中带出，并输送至反应腔内。第二种方法为液体蒸汽控制器和鼓泡瓶共用的方法，这种方法是对第一种方法的改进，精确控制盛放易挥发液体的容器温度，并保持恒温，使用质量流量控制器(MFC)控制载流气体的质量流量，借助鼓泡的方法将液体从容器中带出，并通过液体蒸汽控制器测量混合气体(即载流气体和液体蒸汽)中液体蒸汽的质量流量，反馈至前端载流气体的MFC，并调节控制载流气体的质量流量，直至载流气体携带出的蒸汽质量流量达到设定值。相比于第一种方法，第二种方法中，液体质量流量可计量，工艺参数容易定量确定，但同时，两种方法均存在液体质量流量的大小仍受气泡大小和温度的影响，其波动仍会造成最终产品品质的下降。第三种方法为直接蒸发和鼓泡瓶共用的方法，可以将液体原料直接加热至沸点之上，通过质量流量控制器(MFC)测量并控制蒸汽(气态)质量流量。这种方法将低沸点液体选用直接蒸发，较高沸点的液体则采用第一种或第二种方法来实现原料的输送，温度对流量控制的敏感性小，容器内液体温度稳定控制相对容易，液面高低对流量控制的几乎没有影响。然而由于过高的温度会造成电子仪器，如MFC、气动阀等无法正常、长期的工作。目前使用的蒸发器为不锈钢压力容器，容器顶部设置有贯通至蒸发器内部的原料进料口、伸入至容器底部的进气管和蒸汽排出口，通过本蒸发器均能够实现通过上述的三种方法完成高纯液体原料的蒸汽的制作，不可避免的，由此蒸发器获得的高纯液体原料的蒸汽都容易造成最终产品品质的下降。因此，如何提供一种蒸发器，以实现高纯液体原料的蒸汽的精确控制，从而解决蒸汽输送装置对温度控制精度需求高的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题
实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型提供了一种蒸汽输送装置及其蒸发器，以实现高纯液体原料的蒸汽的精确控制，从而解决蒸汽输送装置对温度控制精度需求高的问题。为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种蒸发器，用于将高纯液体转换为蒸汽，包括压力容器，所述压力容器的外壁上设置有加热器，所述压力容器的底部设置有排渣口，所述压力容器的顶部设置有蒸汽排出口，所述压力容器的顶部还设置有容器入口，所述容器入口为一个向压力容器内注入高纯液体的原料进料口。优选的，上述蒸发器中，所述压力容器的顶部还设置有用于测量所述压力容器内 蒸汽压力的压力传感器。 优选的，上述蒸发器中，所述蒸发器上的蒸汽MFC和气动阀分别为高温蒸汽MFC和
高温气动阀。一种蒸汽输送装置，包括第一蒸发器、第二蒸发器、工艺气体流通管道、第一蒸汽流通管道、第二蒸汽流通管道、第一功能区、第二功能区和第三功能区，所述第一蒸汽流通管道的输出端和所述第二蒸汽流通管道的输出端与所述工艺气体流通管道的输出端相连通，所述第一蒸发器和第二蒸发器为如上任意一项所述的蒸发器。优选的，在上述蒸汽输送装置中，所述第一蒸汽流通管道上设置有第一蒸汽MFC，所述第一蒸汽MFC设置于所述第一蒸汽流通管道与所述工艺气体流通管道的连接端之前。优选的，在上述蒸汽输送装置中，所述第二蒸汽流通管道上设置有第二蒸汽MFC，所述第二蒸汽MFC设置于所述第二蒸汽流通管道与所述工艺气体流通管道的连接端之前。优选的，在上述蒸汽输送装置中，所述工艺气体流通管道上设置有换热器，所述换热器设置于所述第一蒸汽流通管道、所述第二蒸汽流通管道与所述工艺气体流通管道的连接端之前。优选的，在上述蒸汽输送装置中，还包括高纯氮气流通管道、普通氮气流通管道、真空吹扫管道和真空发送器，所述真空发送器设置于所述普通氮气流通管道上，所述高纯氮气流通管道和普通氮气流通管道相连通，其连接端通过真空吹扫管道与所述第一蒸发器的原料进口阀和所述第二蒸发器的原料进口阀相连。优选的，在上述蒸汽输送装置中，还包括安全抽风管道，所述安全抽风管道的输入端分别与所述第一功能区、所述第二功能区和所述第三功能区相连，所述安全抽风管道的输出端与与所述蒸汽输送装置的负压抽风系统相连。本实用新型提供的蒸发器中，包括压力容器，压力容器的外壁上设置有加热器，通过加热器实现对压力容器内的高纯液体进行加热，压力容器的底部设置有排渣口，压力容器的顶部分别设置有原料进料口和蒸汽排出口，高纯液体通过原料进料口注入压力容器之中，经加热器对压力容器内的高纯液体进行加热后,加热温度高于高纯液体的沸点，使低沸点或高沸点的高纯液体均进行汽化，并通过蒸汽排出口排出。高纯液体转换为蒸汽后，蒸汽流量受压力容器内液体的液面高低的影响较小，且便于控制蒸汽的流量，实现了高纯液体蒸汽的稳定排出。本实用新型通过将高纯液体转换为蒸汽后排出，实现了高纯液体原料的蒸汽的精确控制，从而解决了蒸汽输送装置对温度控制精度需求高的问题。
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型提供的蒸发器的结构示意图；图2为本实用新型提供的蒸汽输送装置的部件连接示意图。上图中I为压力容器、2为加热器、3为容器入口、4为蒸汽排出口、5为旁通阀、6为排渣 口、7为温度传感器、8为压力传感器、9为液位传感器、10为第一蒸发器、11为第二蒸发器、12为换热器、13为压力控制器、14为主工艺管道、15为分支工艺管道、16为第一蒸汽流通管道、161为第二蒸汽流通管道、17为吹扫保护管道、18为真空净化管道、19为安全抽风管道、20为蒸汽泄放管道、21为第一蒸汽MFC、211为第二蒸汽MFC、22为工艺气体MFC、23为真空发送器、24为第一功能区、25为第二功能区、26为第三功能区、27为工艺气体流通管道、28为高纯液体源入口、29为高纯氮气流通管道、30为普通氮气流通管道。
具体实施方式
本实用新型公开了一种蒸汽输送装置及其蒸发器，以实现高纯液体原料的蒸汽的精确控制，从而解决蒸汽输送装置对温度控制精度需求高的问题。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的事实例仅仅是本实用新型一部分事实例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图I所示，图I为本实用新型提供的蒸发器的结构示意图。一种蒸发器，包括压力容器，压力容器的外壁上设置有加热器，压力容器的底部设置有排渣口，压力容器的顶部分别设置有容器入口和蒸汽排出口，容器入口为一个向压力容器内注入高纯液体的原料进料口，高纯液体通过原料进料口输送至压力容器中，经加热器加热后将高纯液体直接蒸发为蒸汽状态，高纯液体的蒸汽通过蒸汽排出口排出蒸发器外。本实用新型提供的蒸发器具体工作过程如下压力容器上设置的容器入口为一个向压力容器内注入高纯液体的原料进料口，高纯液体经原料进料口输送至压力容器中，压力容器外壁上设置的加热器对压力容器内的高纯液体进行加热，加热器的加热温度设置在压力容器内的高纯液体的沸点之上，使压力容器中的高纯液体汽化，汽化气体经蒸汽排出口，通过调节蒸汽质量流量计来实现对蒸汽流量的精确控制。同时，由于加热器的作用使得压力容器内高纯液体不断转换为蒸汽状态，使蒸汽的压力保持一定值，达到对蒸发器输出蒸汽流量的精确控制。通过以上工作过程可以得出，本实用新型提供的蒸发器，实现了高纯液体原料的蒸汽的精确控制，从而解决了蒸汽输送装置对温度控制精度需求高的问题。本实用新型提供的蒸发器中，压力容器为不锈钢压力容器，加热器可设置为缠绕在不锈钢压力容器外壁上的加热带。压力容器的顶部设置有原料进料口，可取消供运载气体进入的进气口。针对不同的高纯液体原料如高纯SiCl4、高纯GeCl4的液体原料，将加热器的加热温度设置为达到高纯液体沸点以上温度，即可进行高纯液体的蒸汽的生产。为了进一步优化上述技术方案，上述实施例中提供的蒸发器中，所述压力容器的顶部还设置有用于测量压力容器内蒸汽压力的压力传感器。压力容器内的高纯液体经加热器的加热作用蒸发为蒸汽后，在压力容器内产生一定的气压，该气压的形成有利于在蒸汽排出时使蒸汽保持固定的流量，实现了高纯液体蒸汽的准确计量，达到了对高纯液体精确计量的目的。增加压力传感器后，可以通过压力传感器随时监测到压力容器内气体的压力，并通过压力值调节加热器的加热功率，同时，压力传感器对压力值进行监测，可防止压力容器内的压力过大而造成压力容器损坏。[0033]为了进一步优化上述技术方案，上述实施例中提供的蒸发器中，蒸发器上的蒸汽MFC和气动阀均设置为高温MFC和高温气动阀。通过加热器蒸发压力容器内的高纯液体，高纯液体的沸点较高，现有蒸发器中的普通蒸汽MFC和气动阀不能满足本实用新型中压力容器正常是使用条件，更换为高温MFC和高温气动阀后，提高了蒸发器的整体寿命，不会发生因蒸汽MFC或气动阀不能正常工作而停止生产的情况。如图2所示，图2为本实用新型提供的蒸汽输送装置的部件连接示意图。基于上述蒸发器，本实用新型还提供了一种蒸汽输送装置，包括第一蒸发器、第二蒸发器、工艺气体流通管道、第一蒸汽流通管道、第二蒸汽流通管道、第一功能区、第二功能区和第三功能区，第一蒸汽流通管道的输出端和第二蒸汽流通管道的输出端与工艺气体流通管道的输出端相连通，第一蒸发器和第二蒸发器为上述实施例中的蒸发器。第一蒸发器和第二蒸发器对各自压力容器内的高纯液体加热后，输出高纯液体的蒸汽，第一蒸发器输出的高纯液体蒸汽经第一功能区进入第三功能区内的第一蒸汽流通管道，并输送入工艺气体流通管道，第二蒸发器输出的高纯液体蒸汽经第二功能区后进入第三功能区内的第二蒸汽流通管道，并输送入工艺气体流通管道，经第一蒸汽流通管道的高纯液体蒸汽和经第二蒸汽流通管道的高纯液体蒸汽在工艺气体流通管道内与其中的工艺气体混合后，输送至用户端。各个功能区的作用是为蒸汽的流通提供恒温的环境，以防止高纯液体的蒸汽由蒸发器内输出后发生液化的现象，保持高纯液体的蒸汽在管道内以气体的形态进行传输，第一功能区或第二功能区设置的温度高于其所在区域蒸发器恒温的温度O. 5°C 10°C，具体的，第一功能区或第二功能区设置的温度高于其所在区域蒸发器恒温的温度1°C 2°C。第三功能区与第一温度区和第二温度区之间存在温度梯度，保证高纯液体的蒸汽流经各功能区不会出现液化的现象，充分保证了用户端的使用需求。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的蒸汽输送装置中，第一蒸汽流通管道上设置有第一蒸汽MFC，第一蒸汽MFC设置于第一蒸汽流通管道与工艺气体流通管道的连接端之前。第二流通管道上设置有第二蒸汽MFC，第二蒸汽MFC设置于第二蒸汽流通管道与工艺气体流通管道的连接端之前。第一蒸汽MFC和第二蒸汽MFC能够准确的控制流入工艺气体流通管道中第一蒸汽管道和第二蒸汽管道中高纯液体蒸汽的质量，达到了精确控制流量的目的。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的蒸汽输送装置中，工艺气体流通管道上设置有换热器，其设置于使用蒸汽流通管道、第二蒸汽流通管道与工艺气体流通管道的连接端之前。高纯液体的蒸汽需要与工艺气体进行混合后输出至用户端，换热器能够将工艺气体加热并提高到适当的温度，使工艺气体与高纯液体的蒸汽混合时不会发生冷凝的现象，保证混合后的气体以气态输送至用户使用端。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的蒸汽输送装置中，还包括高纯氮气流通管道、普通氮气流通管道、真空吹扫管道和真空发送器，真空发送器设置于普通氮气流通管道上，高纯氮气流通管道和普通氮气流通管道相连通，其连接端通过真空吹扫管道与第一蒸发器的原料进口阀和第二蒸发器的原料口阀相连。高纯氮气流通管道上依次设置有过滤器、调节阀、单向阀和针阀，高纯氮气经过高纯氮气流通管道后输送入真空吹扫管道，并通过蒸发器上各控制阀流经各管道，以防止管道被高纯液体的蒸汽腐蚀，防止其对用户的产品造成影响。蒸发器使用一段时间需要进行必要的清洗工作，以清除蒸发器内壁的氧化物粉 尘、液体残渣等，从而保证蒸汽的纯度要求。普通氮气流通管道和高纯氮气流通管道靠近真空吹扫管道的连接端的位置设置有气动阀，用户通过控制真空发送器和各管道上气动阀的开关可进行蒸发器的安全清洗或者其他维护作业。为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的蒸汽输送装置中，还包括安全抽风管道，安全抽风管道的一端分别与第一功能区、第二功能区和第三功能区相连，安全抽风管道的另一端与蒸汽输送装置的负压抽风系统相连。蒸汽输送装置的各功能区内可能会出现高纯液体的蒸汽泄漏等现象，为了保护操作人员的安全，以完成对蒸汽输送装置问题的快速解决，需要将各功能区内的腐蚀性气体进行清除，当需要对各功能区内进行清理时，打开负压抽风系统，其通过安全抽风管道将第一功能区、第二功能区和第三功能区的有害气体抽取干净，然后进行必要的清理和维护工作，增加安全抽风管道后便于对各功能区内的污染气体进行清理，同时保证了装置的安全性。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种蒸发器，用于将高纯液体转换为蒸汽，包括压力容器(I)，所述压力容器(I)的外壁上设置有加热器(2)，所述压力容器(I)的底部设置有排渣口 ￠)，所述压力容器(I)的顶部设置有蒸汽排出口(4)，所述压力容器(I)的顶部还设置有容器入口(3)，其特征在于，所述容器入口(3)为一个向压力容器(I)内注入高纯液体的原料进料口。
2.根据权利I所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器的顶部还设置有用于测量所述压力容器(I)内蒸汽压力的压力传感器(8)。
3.根据权利I所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器上的蒸汽MFC和气动阀分别为高温蒸汽MFC和高温气动阀。
4.一种蒸汽输送装置，包括第一蒸发器(10)、第二蒸发器(11)、工艺气体流通管道(27)、第一蒸汽流通管道(16)、第二蒸汽流通管道(161)、第一功能区(24)、第二功能区(25)和第三功能区(26)，所述第一蒸汽流通管道(16)的输出端和所述第二蒸汽流通管道(161)的输出端与所述工艺气体流通管道(27)的输出端相连通，其特征在于，所述第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)为如权利要求1-3任意一项所述的蒸发器。
5.根据权利要求4所述的蒸汽输送装置，其特征在于，所述第一蒸汽流通管道(16)上设置有第一蒸汽MFC，所述第一蒸汽MFC设置于所述第一蒸汽流通管道(16)与所述工艺气体流通管道(27)的连接端之前。
6.根据权利要求4所述的蒸汽输送装置，其特征在于，所述第二蒸汽流通管道(161)上设置有第二蒸汽MFC，所述第二蒸汽MFC设置于所述第二蒸汽流通管道(161)与所述工艺气体流通管道(27)的连接端之前。
7.根据权利要求4所述的蒸汽输送装置，其特征在于，所述工艺气体流通管道上设置有换热器(12)，所述换热器(12)设置于所述第一蒸汽流通管道(16)、所述第二蒸汽流通管道(161)与所述工艺气体流通管道(27)的连接端之前。
8.根据权利要求4所述的蒸汽输送装置，其特征在于，还包括高纯氮气流通管道(29)、普通氮气流通管道(30)、真空吹扫管道(18)和真空发送器(23)，所述真空发送器设置于所述普通氮气流通管道(30)上，所述高纯氮气流通管道(29)和普通氮气流通管道(30)相连通，其连接端通过真空吹扫管道与所述第一蒸发器的原料进口阀和所述第二蒸发器的原料进口阀相连。
9.根据权利要求4所述的蒸汽输送装置，其特征在于，还包括安全抽风管道(19)，所述安全抽风管道(19)的一端分别与所述第一功能区、所述第二功能区和所述第三功能区相连，所述安全抽风管道(19)的另一端与所述蒸汽输送装置的负压抽风系统相连。
专利摘要本实用新型提供了一种蒸发器，用于将高纯液体转换为蒸汽，包括压力容器，压力容器的外壁上设置有加热器，压力容器的底部设置有排渣口，压力容器的顶部设置有蒸汽排出口和容器入口，容器入口为一个向压力容器内注入高纯液体的原料进料口，高纯液体注入压力容器中，通过加热器将高纯液体加热至高纯液体的沸点以上，高纯液体被蒸发为蒸汽状态，并以一定的饱和蒸汽压经蒸汽排出口排出，通过蒸汽质量流量计实现对蒸汽流量的精确的控制，实现了高纯液体的安全、精确的输送，从而解决蒸汽输送装置对温度控制精度需求高、易液化的问题。本实用新型还提供了一种蒸汽输送装置，其上设置有具有上述蒸发器结构的第一蒸发器和第二蒸发器。
文档编号C23C16/448GK202380079SQ201120480590
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者徐力, 薛元, 陈盛云 申请人:上海至纯洁净系统科技股份有限公司