一种炉冷却装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及光纤预制棒制造技术领域，具体涉及一种炉冷却装置及其使用方法。


背景技术：

2.光纤预制棒是制造石英系列光纤的核心原材料，其在制造过程中，需要在高温环境下烧结。而用于烧结的烧结炉在烧结过程中其炉金属部件可能会因为高温而损坏，导致烧结炉不能正常工作。因此需要冷却装置对其进行降温。
3.目前炉冷却装置都是用水来进行冷却，但申请人发现水冷却存在以下缺点：一是即使使用经过净化的纯水，也会腐蚀管道、导致过滤器堵塞，严重的还会生成有机微生物。二是冷却水系统的水泵和传输装置后期维护费用高，压力调节不敏感。三是烧结炉工作时，受环境影响冷却管有可能出现破裂的情况。一旦冷却管破裂，管内的冷却水会进入炉装置内部。在高温状态下冷却水会影响炉内光纤预制棒的烧结反应，使预制棒的制作超过标准规格。而即使不使用水冷却，而采用常规的制冷装置进行降温处理，烧结炉的高温部分也存在调整不及时的问题。且由于烧结炉需要长期保持高温状态，导致冷却装置不得不消耗大量电能和原料，以达到持续冷却降温的效果。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于解决传统炉冷却装置耗能大、成本高的问题。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是一种炉冷却装置，其包括：
6.主气管；
7.至少一条支气管，其两端与所述主气管连通以形成气体循环回路，所述支气管至少部分设于待冷却部件上，所述支气管上设有支气管温度计和支气管调节阀，所述支气管温度计用于检测所述支气管内的气体温度，所述支气管调节阀用于调节所述支气管内的气体流动速率；
8.冷却装置，其通过冷却水对所述主气管进行冷却降温；
9.当所述支气管内的气体温度高于第一预设温度阈值，所述支气管调节阀加快所述支气管内的气体流动速率直至所述支气管内的气体温度低于所述第一预设温度阈值。
10.一些实施例中，所述冷却装置包括：
11.地下水冷却装置,其设于所述主气管上，所述地下水冷却装置可将地下水输送至所述主气管上以使所述主气管降温。
12.一些实施例中，所述冷却装置还包括
13.空调组件，其设于所述主气管上，所述空调组件用于对所述主气管进行温度调整。
14.一些实施例中，所述第一预设温度阈值为50℃。
15.一些实施例中，还包括：
16.主气管温度计，其设于所述主气管上，所述主气管温度计用于检测所述主气管内
的气体温度；
17.主气管调节组件，其设于所述主气管上，所述主气管调节组件可根据所述主气管内的气体温度调节所述主气管内的气体流动速率。
18.一些实施例中，所述主气管调节组件包括：
19.主进气调节阀，其设于所述主气管的进气端，所述主进气调节阀用于调节所述主气管进气端的气压；
20.主出气调节阀，其设于所述主气管的出气端，所述主出气调节阀用于调节所述主气管出气端气压。
21.一些实施例中，还包括：
22.主气管压力计，其设于所述主气管上，其用于检测所述主气管内的气体压力；
23.主气管流量计，其设于所述主气管上，其用于检测所述主气管内的气体流量；
24.气体供给装置，其可根据所述主气管内的气体压力和气体流量向所述主气管输送冷却气体。
25.一些实施例中，还包括：
26.支气管流量计，其设于所述支气管，所述支气管流量计用于检测所述支气管内的气体流量。
27.一些实施例中，所述气体供给装置向所述主气管内输送的冷却气体为氮气。
28.另一方面提供一种上述的炉冷却装置的使用方法，包括以下步骤：
29.开启冷却装置对所述主气管进行降温；
30.打开所述支气管调节阀以使所述主气管内的气体进入支气管，并使用所述支气管温度计和所述支气管调节阀对所述支气管进行监控和调整；其中，
31.当所述支气管内的气体温度高于第一预设温度阈值，则使用所述支气管调节阀加快所述支气管内的气体流动速率直至所述支气管内的气体温度低于所述第一预设温度阈值。
32.与现有技术相比，本发明的优点在于：
33.(1)本发明提供的炉冷却装置中，通过主气管与支气管之间连通，并让冷却组件不断对主气管进行降温处理，使得炉冷却装置形成一个循环回路以保持支气管对烧结炉的冷却效果，其在长期运行期间不需要进行多次补充，节省了成本。且由于采用气动冷却，即使管道发生破裂也不会影响烧结炉的正常运作。
34.(2)本发明提供的炉冷却装置中通过设置控制系统，实现了冷却降温的自动控制，避免人为判断失误影响装置正常运转。
35.(3)本发明提供的炉冷却装置中还配有气压计和流量计，用以监控管道内是否出现故障或出现损耗，以及时对装置进行补充和修复。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
37.图1为本技术中炉冷却装置具体实施例的结构示意图；
38.图2为本技术中炉冷却装置另一个具体实施例的结构示意图。
39.图中：1、冷却气管；11、主气管；12、支气管；13、主气管温度计；14、支气管温度计；15、主气管压力计；16、主气管流量计；17、支气管流量计；2、主气管调节组件；21、主进气调节阀；22、主出气调节阀；3、支气管调节阀；4、气体供给装置；5、冷却装置；51、地下水冷却装置；52、空调组件。
具体实施方式
40.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
42.如图1所示，本方案提供一种炉冷却装置，其包括：
43.冷却气管1，其包括主气管11和至少一条与所述主气管11两端连接的支气管12，所述支气管12至少部分设于待冷却部件上，所述支气管12上设有支气管温度计14和支气管调节阀3，所述支气管温度计14用于检测所述支气管12内的气体温度，所述支气管调节阀3调节所述支气管12内的气体流动速率；所述气体供给装置4，其用于向所述冷却气管1输送冷却气体；冷却装置5，其通过冷却水对所述主气管11进行冷却降温；所述支气管调节阀3配置为当所述支气管12内的气体温度高于第一预设温度阈值，则所述支气管调节阀3加快所述支气管12内的气体流动速率。
44.值得说明的是，上述方案中的炉冷却装置中支气管12部分贴合设置在高温炉的部件上所以支气管12的温度远高于主气管11，因此通过热量交换使气体流动，使冷却气管1内形成了冷却气体的自循环回路。由于循环回路不断地在进行着热交换，所以支气管12的温度始终保持在一定区间的温度内以保持对烧结炉的持续冷却降温。支气管12内的气体温度升高后与主气管1内的气体中和或流入主气管11，地下水冷却装置51再对主气管11进行降温，冷却后的低温气体再次循环进入到支气管12种。这个过程中可重复利用冷勇气体，一般不需要再从外界补充气体。
45.值得说明的是，上述气体供给装置4仅在初始使用时向所述冷却气管1输送气体，之后除非冷却气管1内气体出现损耗，否则不需要再向冷却气管1内补充冷却气体。
46.优选的，上述冷却气体选用不易产生反应的惰性气体。
47.可以理解的是，本发明中的冷却气管1中气体由于冷热区别分明，因此气体流动是通过冷热交换自行产生的循环流动，正常情况下不需要使用动力装置辅助气体流动。
48.值得说明的是，冷却气管1中也可以增加气体流动装置以调节气管内气体流动的速率以应对特殊情况。
49.可以理解的是，支气管12上还设有温度报警装置，设置调节阀主要使为了应对突发状况。炉冷却装置在长期运转时不可避免会遇到意外的发生(如气体损耗，管道堵塞)，此时支气管12的温度可能会超过冷却效果最佳的温度(经申请人多次实验，将温度在50℃以上时支气管12的冷却效果会变差)，此时温度报警装置会发出警报给操作人员以提示，此时
我们可以通过调节主进气调节阀21和/或主出气调节阀22加大主气管内的气体流量以冲开堵塞部位或者加快冷却气管1内的气体循环速率。当然了，一般情况下可以直接使用支气管调节阀3单独调节该支气管12内的气体流动速率使其内的高温气体快速流动与主气管11进行循环热交换，通过气体流动使支气管12的温度降下来。所述第一预设温度阈值为50℃，50℃为一个预警温度值，通常情况下支气管12内的温度一般不会超过50℃，当超过50℃时，报警器会报警提醒操作人员对炉冷却装置进行调节或检修。
50.优选地，所述第一预设温度阈值为40℃，将第一预设温度阈值设为40℃时，使得支气管12的温度保持在40℃左右，令让支气管12的温度保持一个较稳定的区间内保持其降温冷却的效果。若设为40℃则所述冷却气管1内的调整是一个长期的修正流程。
51.当然了，操作人员可根据实际情况自行调整第一预设温度阈值以选择适合的预警或修正流程。
52.具体地，炉冷却装置，还包括：主气管温度计13，其设于所述主气管11上，所述主气管温度计13用于检测所述主气管11内的气体温度；主气管调节组件2，其设于所述主气管11上，所述主气管调节组件2调节所述主气管11内的气体流动速率；所述主气管调节组件2配置为：当所述主气管11内的气体温度高于第二预设温度阈值，则所述主气管调节组件2加快所述主气管11内的气体流动速率直至所述主气管11内的气体温度低于所述第二预设温度阈值。
53.可以理解的是，上述方案是为了对主气管11的降温小果果进行监控调整，防止主气管11降温效果不足以支持支气管12对高温炉部件进行降温。
54.可以理解的是，冷却装置5包括地下水冷却装置51，其通过引用地下水对所述主气管11进行冷却降温。
55.优选地，如图2所示，冷却装置5还包括，空调组件52，空调组件52也可以对主气管11进行降温，避免地下水冷却装置51出现故障等意外发生。当然了，空调组件52可以如图2单独使用，也可以同时安装地下水冷却装置51和空调组件52，加强主气管11降温效果。
56.优选地，第二预设温度阈值为20℃。同样第二预设温度阈值可根据实际情况确定，不限于20℃。本方案设计是因为，地下水温度一般恒定保持在10-20℃之间。
57.值得说明的是，通过地下水(地下5-10米)常年保持温度(10-20℃)对主管道进行冷却降温，节省了常规冷却所需的花费，利用了自然条件，具备经济优势。
58.具体地，所述主气管调节组件2包括：主进气调节阀21，其设于所述主气管11的进气端，所述主进气调节阀21用于调节所述主气管11进气端的气压；主出气调节阀22，其设于所述主气管11的出气端，所述主出气调节阀22用于调节所述主气管11出气端气压。操作人员可通过调节两端的气压以达到控制主气管11内气体流动速率的目的。
59.需要说明的是，主气管11的进气端指的是主气管11向支气管12输入冷却气体的一端，而出气端则是主气管11用于接收支气管12排出气体的一端。
60.优选地，炉冷却装置还包括：主气管压力计15，其设于所述主气管11上，其用于检测所述主气管11内的气体压力；主气管流量计16，其设于所述主气管11上，其用于检测所述主气管11内的气体流量；所述气体供给装置4配置为：当所述主气管11内的气体压力和气体流量不符合预设损耗指标，则所述气体供给装置4向所述主气管11输送惰性气体直至所述主气管11内的气体压力和气体流量符合所述预设损耗指标。
61.需要说明的是，上述设计中是为了监控冷却气管1中气体是否出现损耗。出现损耗的原因很多，如果只是管路堵塞可通过调节主气管11或支气管12上的气体流量令气体冲开堵塞区。如果气体确实损耗了，则需要控制气体供给装置4对所述冷却气管1加气，并检查管路是否有破损泄露。该预设损耗指标需要操作人员根据主气管11内的气压和流量结合现场条件进行具体设定。
62.可以理解的是，支气管12内也设有支气管流量计17，其用于监控支气管12内的气体流量以方便监控和调整。
63.另一方面，本技术提供一种上述炉冷却装置的使用方法，通过所述气体供给装置4向所述主气管11输送惰性气体，并开启地下水冷却装置51对所述冷却气管1的主气管11进行降温；打开所述支气管调节阀3以使所述主气管11内的气体进入支气管12，并使用所述支气管温度计14和所述支气管调节阀3对所述支气管12进行监控和调整；其中，当所述主气管11内的气体温度高于第一预设温度阈值，则所述主气管调节组件2加快所述主气管11内的气体流动速率直至所述主气管11内的气体温度低于所述第一预设温度阈值。
64.总的来说本方案中炉冷却装置在采用了气体冷却摒弃了水冷却的弊端后，还达到冷却气体循环使用以节约成本的目的，同时也通过自动控制的设置令冷却能够自动反应及时进行，避免人为监控出现失误的可能。
65.需要说明的是，上述方案中炉冷却装置在运行中，支气管12两端始终与主气管11连通，冷却气管1始终处于热循环，调节组件仅仅是加快气循环速率以使热量交换加快，使得支气管12的温度下降或保持一个较为稳定的温度。
66.当然了，一些实施例中如果使用者有特殊需求也可以直接关闭主气管11两端的阀门，使主气管11内的气体降到合适的温度并保持合适的气压和流量，再打开阀门令主气管11内的低温气体与支气管12内的气体形成循环回路使得支气管12降温至一定阈值，再次关闭主气管11阀门。重复上述步骤。
67.可以理解的是，每条所述支气管12上均设有支气管调节阀3。这样设计是由于每条支气管12可能对应不同的高温部件(如炉框体、法兰、jacket、电极等)其温度情况肯定不尽相同，这时候将所有支气管12仅用同意调整则不太合适，因此每条支气管12均配备独立调节阀可以在不同时间以不同流量向调节每个支气管12内的温度，以节省成本。
68.优选地，上述冷却气体一般采用惰性气体(例如氮气或氩气等)，惰性气体即使泄露也很难与烧结炉中的预制棒等材料发生反应，避免了预制棒因此而出现性能缺陷。
69.综上所述，本发明提供的炉冷却装置中，通过主气管与支气管之间连通，并让冷却组件不断对主气管进行降温处理，使得炉冷却装置形成一个循环回路以保持支气管对烧结炉的冷却效果，其在长期运行期间不需要进行多次补充，节省了成本。且由于采用气动冷却，即使管道发生破裂也不会影响烧结炉的正常运作。本发明提供的炉冷却装置中通过设置控制系统，实现了冷却降温的自动控制，避免人为判断失误影响装置正常运转。本发明提供的炉冷却装置中还配有气压计和流量计，用以监控管道内是否出现故障或出现损耗，以及时对装置进行补充和修复。
70.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本
申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
71.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
72.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种炉冷却装置，其特征在于，其包括：主气管(11)；至少一条支气管(12)，其两端与所述主气管(11)连通以形成气体循环回路，所述支气管(12)至少部分设于待冷却部件上，所述支气管(12)上设有支气管温度计(14)和支气管调节阀(3)，所述支气管温度计(14)用于检测所述支气管(12)内的气体温度，所述支气管调节阀(3)用于调节所述支气管(12)内的气体流动速率；冷却装置(5)，其通过冷却水对所述主气管(11)进行冷却降温；当所述支气管(12)内的气体温度高于第一预设温度阈值，所述支气管调节阀(3)加快所述支气管(12)内的气体流动速率直至所述支气管(12)内的气体温度低于所述第一预设温度阈值。2.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(5)包括：地下水冷却装置(51),其设于所述主气管(11)上，所述地下水冷却装置(51)可将地下水输送至所述主气管(11)上以使所述主气管(11)降温。3.如权利要求2所述的炉冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(5)还包括：空调组件(52)，其设于所述主气管(11)上，所述空调组件(52)用于对所述主气管(11)进行温度调整。4.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于：所述第一预设温度阈值为50℃。5.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于，还包括：主气管温度计(13)，其设于所述主气管(11)上，所述主气管温度计(13)用于检测所述主气管(11)内的气体温度；主气管调节组件(2)，其设于所述主气管(11)上，所述主气管调节组件(2)可根据所述主气管(11)内的气体温度调节所述主气管(11)内的气体流动速率。6.如权利要求5所述的炉冷却装置，其特征在于，所述主气管调节组件(2)包括：主进气调节阀(21)，其设于所述主气管(11)的进气端，所述主进气调节阀(21)用于调节所述主气管(11)进气端的气压；主出气调节阀(22)，其设于所述主气管(11)的出气端，所述主出气调节阀(22)用于调节所述主气管(11)出气端气压。7.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于，还包括：主气管压力计(15)，其设于所述主气管(11)上，其用于检测所述主气管(11)内的气体压力；主气管流量计(16)，其设于所述主气管(11)上，其用于检测所述主气管(11)内的气体流量；气体供给装置(4)，其可根据所述主气管(11)内的气体压力和气体流量向所述主气管(11)输送冷却气体。8.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于，还包括：支气管流量计(17)，其设于所述支气管(12)，所述支气管流量计(17)用于检测所述支气管(12)内的气体流量。9.如权利要求1所述的炉冷却装置，其特征在于：所述气体供给装置(4)向所述主气管(1)内输送的冷却气体为氮气。
10.一种如权利要求1所述的炉冷却装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：开启冷却装置(5)对所述主气管(11)进行降温；打开所述支气管调节阀(3)以使所述主气管(11)内的气体进入支气管(12)，并使用所述支气管温度计(14)和所述支气管调节阀(3)对所述支气管(12)进行监控和调整；其中，当所述支气管(12)内的气体温度高于第一预设温度阈值，则使用所述支气管调节阀(3)加快所述支气管(12)内的气体流动速率直至所述支气管(12)内的气体温度低于所述第一预设温度阈值。

技术总结
本发明公开了一种炉冷却装置，涉及光纤预制棒制造领域，该装置包括主气管；至少一条支气管，其两端与主气管连通以形成气体循环回路，支气管至少部分设于待冷却部件上，支气管上设有支气管温度计和支气管调节阀，支气管温度计用于检测支气管内的气体温度，支气管调节阀用于调节支气管内的气体流动速率；冷却装置；支气管调节阀配置为当支气管内的气体温度高于第一预设温度阈值，则支气管调节阀加快支气管内的气体流动速率直至支气管内的气体温度低于第一预设温度阈值。通过主气管与支气管之间连通，使得炉冷却装置形成一个循环回路以保持支气管对烧结炉的冷却效果，其在长期运行期间不需要进行多次补充，节省了成本。节省了成本。节省了成本。


技术研发人员：颜明
受保护的技术使用者：藤仓烽火光电材料科技有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/8