Как вывести оптоволокно из резервуара с нефтью под высоким давлением, не допуская утечки?
«Патч-корд для оптоволоконного кабеля» (обычно известный как Fiber Optic Feedthrough или Fiber Optic Hermetic Penetrator, а также как проходной герметичный оптический соединитель) — это компонент, специально разработанный для создания герметичного соединения, обеспечивающего бесконтактное прохождение оптоволоконного кабеля через герметичные границы, такие как сосуды высокого давления, камеры с высоким или низким давлением, вакуумные камеры или гильзы двигателя, при этом сохраняя надежный барьер для жидкостей.
I. Инженерно-физические сложности вывода оптоволокна из топливных баков высокого давления
При выводе внутренних оптоволоконных датчиков из топливных баков высокого давления, масляных баков трансформаторов или резервуаров под давлением, расположенных под землей, прямая установка традиционных зажимов или уплотнителей часто приводит к следующим механизмам отказа:
- Концентрация напряжений и микроизгиб/сдвиг оптоволокна: Кварцевое оптоволокно обычно имеет диаметр порядка 125\ \mu\text{m} и обладает относительно низкой механической прочностью. Традиционное механическое затягивание болтов может создавать концентрацию напряжений в зоне контакта, что приводит к резкому увеличению потерь света или даже к его обрыву.
- Микроутечки и капиллярный эффект: В условиях высокого перепада давления (например, в среде под высоким давлением масла) микроскопические зазоры внутри защитного покрытия оптоволокна, а также между оптоволокном и внешней защитной трубкой, могут образовывать каналы для утечки.
- Термостойкость и коррозия среды: Уплотнительные материалы должны долго сохранять свои свойства при длительном воздействии горячего масла, трансформаторного масла или химических сред, а также обеспечивать соответствие коэффициентов теплового расширения при нагреве и расширении, чтобы избежать растрескивания уплотнительного интерфейса.
Стандартным инженерным решением этой проблемы является установка фланцевого компонента для проходки оптоволокна/герметизации (Feedthrough) на отверстии в стенке сосуда. Такие компоненты используют специализированные высокотемпературные герметизирующие клеи, стекло/металлическое спекание или процессы металлизации и сварки для постоянной герметизации одного или нескольких оптоволоконных кабелей внутри прочного металлического корпуса, что позволяет световому лучу проходить с минимальными вносимыми потерями, выдерживая при этом перепад давления между внутренней и внешней сторонами сосуда без утечки среды.
II. Соответствующие официальные продукты OFSCN® и технические характеристики
В линейке продуктов OFSCN® (Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.) стандартным компонентом для герметизации и проходки оптоволокна через стенки сосудов является:
OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange
Основные технические параметры:
- Конструкция: Разделены на серии стандартных интерфейсов CF и KF;
- Тип интерфейса: Поддерживают мужской (с выведенным патч-кордом) и женский (с фланцем-адаптером для оптоволокна) типы; поддерживают одно- и многоканальные решения;
- Герметичность и вакуумные характеристики: Вакуум лучше 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa} и 1 \times 10^{-9}\ \text{Pa};
- Диапазон температур: Для нормального использования, возможна адаптация для работы при температуре до 250\ \text{℃};
- Совместимость с оптоволокном: Может использоваться с одномодовым, многомодовым или термостойким оптоволокном с полиимидным покрытием, подходит для суровых условий герметизации и проходки под давлением.