一种光纤载氢装置及方法与流程

本发明涉及光纤制造技术领域，尤其涉及一种光纤载氢装置及方法。

背景技术：

高压载氢能够使普通的光纤具有光敏特性。载氢装置就是让氢分子在高压下掺入光纤芯经中。使用载氢装置，可以使用低成本的普通光纤制作光纤光栅，可降低成本。

现有技术中的载氢装置能够实现载氢处理，但没有采取有效措施来排空系统中的空气。氢气的爆炸极限范围为氢气的体积百分比含量在总气体含量中的比例4.0％～75.6％之间，当真空的效果不佳时直接使用氢气对加载罐加压，使氢气与空气直接混合，会产生极大的安全隐患。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种光纤载氢装置及方法，具有加工效率高、载氢效果好的有点，并能够确保载氢过程中的安全性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤载氢装置，包括反应釜、气动真空泵和气动氢气增压泵；

所述气动真空泵上设置有抽真空气体出口，所述抽真空气体出口通过管道与所述反应釜相连；

所述气动氢气增压泵上设置有高压氢气入口和高压氢气出口，所述高压氢气入口通过管道与氢气瓶相连，所述高压氢气出口通过管道与反应釜相连；

所述反应釜用于放置需要载氢的光纤，所述反应釜上设置有氢气排气管；

所述气动真空泵对所述反应釜进行抽真空处理后，通过所述气动氢气增压泵把高压氢气注入反应釜内，完成载氢工序后通过所述氢气排气管把氢气排出。

采用上述方案的有益效果是：分别采用不同的气门进行抽真空、注入氢气和排放氢气，保证了注入氢气之前的真空度，提高抽真空效果，确保载氢操作的安全性。

进一步地，所述反应釜的上方还设置有用于防止所述反应釜内压力过高的安全阀。当反应釜内的压力值超过安全阀上设定的值，安全阀会自动泄压，防止由于压力过高而产生的危险。

进一步地，所述气动真空泵上设置有第一驱动气体入口，通过所述第一驱动气体入口向所述气动真空泵注入气体来驱动所述气动真空泵；气动氢气增压泵上设置有第二驱动气体入口，通过所述第二驱动气体入口向所述气动氢气增压泵注入气体来驱动所述气动氢气增压泵。

进一步地，所述抽真空气体出口通过第一阀门与所述反应釜相连，所述氢气排气管通过第二阀门与所述反应釜相连，所述气动氢气增压泵通过第三阀门与所述反应釜相连。

进一步地，所述反应釜上还设置有用于监测所述反应釜内压力值的压力表，能够实时监测反应釜内的压力值，有利于掌握注入的氢气量。

进一步地，所述反应釜上还设置有用于监测所述反应釜内真空度的真空表，能够实时监测反应釜内的真空度。

进一步地，所述反应釜包括釜盖和釜体，所述釜盖通过螺栓和螺母密封安装在所述釜体上。在保证密封效果的同时，还方便放入和取出光纤的操作。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤载氢方法，包括：

将需要载氢的光纤密封放置在反应釜内；

通过气动真空泵对反应釜进行抽真空处理；

通过气动氢气增压泵把高压氢气注入反应釜内；

保持反应釜内高压10-20天，进行载氢处理；

完成载氢处理后通过氢气排气管排出高压氢气，取出反应釜内的光纤。

进一步地，抽真空处理的过程中，通过真空表来监控反应釜内的真空度；注入高压氢气的过程中，通过压力表来监控反应釜内的压力值。

进一步地，注入高压氢气的过程中，通过安全阀自动泄压来防止反应釜内压力过高。

进一步地，保持反应釜内高压14天，进行载氢处理。

附图说明

图1为本发明一种光纤载氢装置的结构示意图；

图2为本发明一种光纤载氢方法的流程示意图；

图3为光纤中氢气浓度和载氢时间的关系图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、反应釜，2、气动真空泵，3、气动氢气增压泵，4、氢气瓶，5、压力表，6、真空表，7、氢气排气管，8、安全阀，11、釜盖，12、釜体，13、第二阀门，21、抽真空气体出口，22、第一驱动气体入口，23、第一阀门，31、高压氢气入口，32、高压氢气出口，33、第二驱动气体入口，34、第三阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，图1为本发明一种光纤载氢装置的结构示意图。一种光纤载氢装置，主要包括反应釜1、气动真空泵2、气动氢气增压泵3和氢气瓶4。

反应釜1包括釜盖11和釜体12，釜盖11通过螺栓和螺母密封安装在釜体12上，釜体12内部形成用于进行载氢处理的空腔。

气动真空泵2上设置有抽真空气体出口21，抽真空气体出口21通过管道与反应釜1的釜盖11相连；气动氢气增压泵3上设置有高压氢气入口31和高压氢气出口32，高压氢气入口31通过管道与氢气瓶4相连，高压氢气出口32通过管道与釜体12底部相连；高压氢气出口32通过管道与釜体12底部相连，把各类管道分散设置在反应釜1的各个部位，对于反应釜1来说，进气端口和出气端口的位置不同，抽真空效果和注氢效果更好。反应釜1用于放置需要载氢的光纤，反应釜1上设置有氢气排气管7，氢气排气管7设置在釜盖11上；气动真空泵2对反应釜1进行抽真空处理后，气动氢气增压泵3把高压氢气注入反应釜1内，完成载氢工序后通过所述氢气排气管7把氢气排出。

气动真空泵2和气动氢气增压泵3是利用正压气源产生负压的一种新型、高效、清洁、经济、小型的真空元器件，这使得在有压缩空气的地方或在一个气动系统中同时需要正负压的地方获得负压变得十分容易和方便，更重要的是在抽真空或者注入氢气的过程中，采用气体驱动，无电弧及火花，完全用于有易燃、易爆的液体或气体的场所，操作安全。反应釜1的上方还设置有用于防止反应釜1内压力过高的安全阀8，当反应釜1内的压力值超过安全阀8上设定的值，安全阀8会自动泄压，防止由于压力过高而产生的危险。

气动真空泵2上设置有第一驱动气体入口22，通过第一驱动气体入口22向气动真空泵2注入气体来驱动气动真空泵2；气动氢气增压泵3上设置有第二驱动气体入口33，通过第二驱动气体入口33向气动氢气增压泵3注入气体来驱动气动氢气增压泵3。

抽真空气体出口21通过第一阀门23与反应釜1相连，氢气排气管7通过第二阀门13与反应釜1相连，气动氢气增压泵3通过第三阀门34与反应釜1相连。

反应釜1上还设置有用于监测反应釜1内压力值的压力表5，反应釜1上还设置有用于监测反应釜1内真空度的真空表6，压力表5和真空表6设置在釜盖11上。

如图2所示，图2为本发明一种光纤载氢方法的流程示意图。一种光纤载氢方法，具体包括以下步骤：

1.把反应釜1的釜盖11打开，将需要载氢的光纤放置在反应釜1内，然后将釜盖11用螺母和螺栓拧紧。

2.利用气动真空泵2对反应釜1进行抽真空处理，直到真空度小于-0.09mpa。当达到所要的真空度后把第一阀门23关闭，再把气动真空泵2关闭，通过真空表6来观察反应釜1内的真空度。此时反应釜1内的氧气量极低，再将氢气注入反应釜1内，由于氢气占比远远大于氢气的爆炸极限范围，大大降低了安全隐患。真空度数值要求小于-0.09mpa。氢气的爆炸极限是4％-74.2％，这是与空气混合比例，也就是当空气中含有4％-74.2％的氢气时，遇明火即爆炸。当真空度小于-0.09mpa，反应釜内空气只为原来的10％，注入氢气时，反应釜即可达到1mpa以上，此时氢气在反应釜内占比为99％，远远大超过4％-74.2％的范围。当加到10mpa以上，氢气在反应釜内占比为99.9％。

3.对反应釜1注入空气前把真空表6阀门关闭，压力表5阀门打开，通过气动氢气增压泵3把高压氢气注入反应釜1内，直到压力值达到10-12mpa。当达到所要求压力值，关闭反应釜1的进气阀门，关闭气动氢气增压泵3，关闭第三阀门34。压力值为10-12mpa。随着载氢压力的增大，标准单模光纤光敏性越大。但对生产光纤光栅而言，若载氢压太大会导致制作光纤光栅成本过大，同时载氢压力增大使得载氢作业过程增加危险性。基于选择低成本和操作简单的方式，所以选择10-12mpa为载氢压力值。

4.反应釜1保持高压放置10-20天，进行载氢处理；优选地，反应釜1保持高压放置14天。多次实验证明，载氢时间14天的效果最好：将光纤放入反应釜1中按不同时间进行载氢，载氢时间分别为72小时、120小时、168小时、336小时、480小时、648小时，从图3可看出，约14天时光纤中氢气的浓度趋向饱和，再加长载氢对光纤中氢气的浓度也没有明显的增加。因此，载氢时间14天时最能兼顾载氢效果和成本。

5.完成光纤载氢工序，然后轻轻拧氢气排气管7上的第二阀门13，把氢气排出，等反应釜1内的压力与大气压相等时，即可把釜盖11打开，取出光纤。

本发明单次可对2万米光纤进行载氢处理，效率极高且光纤载氢成本极低，从而节省了资金降低光纤光栅的成本。另一方面，分别采用不同的气门进行抽真空、注入氢气和排放氢气，每次载氢前对反应釜1的空气进行抽真空处理，保证了注入氢气之前的真空度，保证了抽真空的效果，确保载氢操作的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。