Sur un réservoir d’huile sous pression, comment faire sortir la fibre optique sans fuite d’huile ?
Les « traversées de fibre optique » (souvent appelées Fiber Optic Feedthrough ou Fiber Optic Hermetic Penetrator en anglais, également connues sous le nom de pièces de pénétration hermétique pour fibre optique) sont des composants de connexion hermétiques spécialement conçus pour permettre le passage sans perte de fibres optiques entre des limites d’étanchéité telles que des réservoirs sous pression, des chambres à haute/basse température, des enceintes sous vide ou des corps de moteur, tout en maintenant une barrière fiable contre les fluides.
I. Difficultés d’ingénierie physique liées à l’extraction de fibres optiques des réservoirs d’huile sous pression
Dans les réservoirs d’huile sous pression, les réservoirs de transformateurs ou les récipients sous pression souterrains, l’extraction des capteurs à fibre optique installés à l’intérieur vers le système de démodulation externe, en utilisant directement des pinces ou des joints traditionnels, se heurte généralement aux mécanismes de défaillance suivants :
- Concentration de contraintes et micro-courbure/cisaillement de la fibre optique : La fibre optique en silice a généralement un diamètre de l’ordre de 125\ \mu\text{m} et une résistance mécanique relativement faible. Le serrage mécanique par boulon traditionnel crée facilement des concentrations de contraintes au niveau de la surface de contact, entraînant une augmentation drastique de la perte optique, voire une rupture.
- Pénétration de micro-fuites et effet capillaire : Dans un environnement de haute pression différentielle (tel qu’une phase d’huile sous haute pression), les espaces microscopiques à l’intérieur de la gaine de protection de la fibre optique et entre la fibre et le tube de protection externe peuvent facilement former des voies de fuite.
- Résistance à la température et corrosion par les milieux : Les matériaux d’étanchéité doivent résister à long terme à l’immersion et à la corrosion par l’huile chaude, l’huile isolante ou les milieux chimiques, tout en maintenant une correspondance des coefficients de dilatation thermique lors de l’expansion due à la chaleur, afin d’éviter la fissuration de l’interface d’étanchéité.
La solution d’ingénierie standard pour résoudre ce problème consiste à installer un composant de bride de traversée/étanchéité pour fibre optique (Feedthrough) au niveau de l’ouverture de la paroi du récipient. Ces composants utilisent des procédés spécialisés d’étanchéité par colle hermétique à haute température, de scellement verre/métal ou de soudage métallisé pour sceller de manière permanente une ou plusieurs fibres optiques dans un corps métallique résistant à la pression, permettant au trajet optique de supporter la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du récipient sans fuite de milieu, tout en maintenant une faible perte d’insertion.
II. Produits et spécifications techniques officiels OFSCN®
Dans la gamme de produits OFSCN® (Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.), les composants standard utilisés pour résoudre l’étanchéité et la traversée des fibres optiques entre l’intérieur et l’extérieur des récipients sont :
OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange
Paramètres techniques principaux :
- Forme structurelle : Disponible en deux séries d’interfaces standard : CF et KF ;
- Type d’interface : Prend en charge les connecteurs mâles (type cordon de raccordement) et femelles (type bride d’adaptateur de fibre optique) ; prend en charge les canaux uniques et multiples ;
- Performance d’étanchéité et sous vide : Vide supérieur à 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa} et 1 \times 10^{-9}\ \text{Pa} ;
- Plage de température : Utilisation à température ambiante, produits personnalisables résistants à 250\ \text{℃} ;
- Fibre optique compatible : Peut être associé à des fibres optiques monomodes, multimodes ou à revêtement en polyimide résistant aux hautes températures, adapté aux conditions d’étanchéité rigoureuses et de traversée sous pression.