光纖密封轉(zhuǎn)接的氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)研究

2009-11-11 胡茂中西北核技術(shù)研究所

　　為解決光纖進(jìn)入鋼制容器時(shí)造成的泄漏問(wèn)題，密封轉(zhuǎn)接是一種有效方法。在容器上開(kāi)口并安裝轉(zhuǎn)接法蘭盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)多根光纖密封轉(zhuǎn)接。由于光纖纖芯較脆，密封轉(zhuǎn)接時(shí)需保持連續(xù)性，密封處理難度大。因此，一般采用特殊的灌膠密封結(jié)構(gòu)形式，其密封缺陷的存在形式和查找方法也較復(fù)雜。為滿(mǎn)足光纖轉(zhuǎn)接的密封性能檢測(cè)要求，開(kāi)展了相關(guān)氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)研究。建立了光纖內(nèi)部密封缺陷的高靈敏度定量檢測(cè)方法，為光纖轉(zhuǎn)接的密封性能評(píng)估和缺陷提供準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

1、光纖轉(zhuǎn)接密封結(jié)構(gòu)與缺陷分析

1.1、光纖轉(zhuǎn)接密封結(jié)構(gòu)

　　通過(guò)光纖轉(zhuǎn)接盤(pán)的每根光纖配備一個(gè)轉(zhuǎn)接器，轉(zhuǎn)接器與光纖之間的密封方法是：光纖連續(xù)穿過(guò)轉(zhuǎn)接器的中心通孔，將處于轉(zhuǎn)接器內(nèi)部的光纖段割掉保護(hù)層裸露纖芯并對(duì)轉(zhuǎn)接器中心孔內(nèi)灌膠填充實(shí)現(xiàn)密封；轉(zhuǎn)接器通過(guò)螺紋壓環(huán)、定位卡環(huán)和真空橡膠墊圈安裝固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上（如圖1）。一個(gè)轉(zhuǎn)接盤(pán)可同時(shí)轉(zhuǎn)接數(shù)十根光纖。

1-光纖；2-光纖轉(zhuǎn)接盤(pán)；3-螺紋壓環(huán)；4-定位卡環(huán)；5-光纖內(nèi)部灌膠段；6-轉(zhuǎn)接器主體；7-真空橡膠墊圈；8-轉(zhuǎn)接盤(pán)灌膠面

圖1光纖轉(zhuǎn)接器密封結(jié)構(gòu)圖

1.2、光纖轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)密封缺陷分析

　　光纖轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)密封缺陷有：

（1）光纖轉(zhuǎn)接器與轉(zhuǎn)接盤(pán)間的密封

　　光纖轉(zhuǎn)接器安裝在轉(zhuǎn)接盤(pán)時(shí)主要通過(guò)在兩個(gè)金屬面間壓入真空橡膠墊圈實(shí)現(xiàn)密封，由于轉(zhuǎn)接盤(pán)上的密封配合面為沉孔臺(tái)肩，難以實(shí)現(xiàn)高精度加工，加之如圖1所示結(jié)構(gòu)不能較好地限制墊圈的徑向變形，墊圈受壓易變形錯(cuò)位，密封穩(wěn)定性差，稍有不慎易導(dǎo)致密封失效。因而光纖轉(zhuǎn)接器與轉(zhuǎn)接點(diǎn)間的配合結(jié)構(gòu)是密封的薄弱環(huán)節(jié)，也是檢漏的重點(diǎn)。

（2）光纖與轉(zhuǎn)接器間的密封

　　轉(zhuǎn)接器內(nèi)部的光纖通孔較長(zhǎng)且直徑小，通孔內(nèi)灌膠難以密實(shí)，膠體內(nèi)可能存在氣泡、裂紋等缺陷。此外，輕微碰撞或溫度等環(huán)境狀況的變化，可能引起膠體同轉(zhuǎn)接器內(nèi)壁、光纖之間的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生改變，從而形成裂隙、產(chǎn)生漏孔，或是導(dǎo)致原有缺陷擴(kuò)大貫通而形成泄漏通道（如圖2所示）。光纖從內(nèi)至外分別有光纖芯、固定層、緩沖層及包裝層四層，各層之間間隙不等（其中固定層與包裝層之間的緩沖層材質(zhì)疏松）。上述各層間未作密封處理，在特定條件下，可能構(gòu)成泄漏通道。

　　總之，光纖的密封處理結(jié)構(gòu)中，可能存在的泄漏通道有兩種：一種貫穿整個(gè)灌膠層而連通轉(zhuǎn)接器上下兩端（圖2所示泄漏通道Ⅰ），這種漏孔在轉(zhuǎn)接器外部噴氦就可以被查找到；另一種未貫穿整個(gè)灌膠層但連通轉(zhuǎn)接器兩端光纖保護(hù)層間隙（圖2所示泄漏通道Ⅱ），這種漏孔需要在光纖內(nèi)部施氦才能被檢測(cè)到。

1-包裝層；2-緩沖層；3-固定層；4-光纖芯；5-轉(zhuǎn)接器；6-裂紋；7-氣泡

圖2 光纖轉(zhuǎn)接器內(nèi)部漏孔示意圖

　　根據(jù)上述分析，就光纖密集布設(shè)的多通道光纖轉(zhuǎn)接盤(pán)檢漏而言，需要解決轉(zhuǎn)接器與轉(zhuǎn)接盤(pán)的配合結(jié)構(gòu)密封性能檢測(cè)、光纖穿過(guò)轉(zhuǎn)接器密封處理的密封性能檢測(cè)等問(wèn)題。