CN1503891A - 一种特别是用于光纤的低压低温冷却装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了利用传热流体来冷却物体的方法和装置。方法之一包括以下步骤：使物体与包括有作为主要成分的氨气的传热流体接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；利用密封气体防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，所述密封气体随同传热流体一起排出而形成一种排出气体；压缩该排出气体以形成一种压缩循环气体；将压缩循环气体输送到一个气－液分离器，从而形成一种起传热流体作用的氦浓缩气体和一种浓缩液体；加热该浓缩液体从而形成密封气体。术语物体包括光纤预型件，例如电路板、子组件和集成电路等电气部件，金属部件，陶瓷部件等。

Description

一种特别是用于光纤的低压低温冷却装置和方法
技术领域
本发明一般涉及传热领域。更具体地说，本发明涉及在可能产生空气污染问题的情况下，例如光纤拉伸工艺中，从利用氢气或氦气以及第二种气体作为传热流体的***中回收氢气或氦气。
背景技术
纯净的或较纯净的氢气和氦气具有很好的传热性能。例如，因为化学稳定性和传热性能，在光纤拉丝工艺中氦气通常被用来加强纤维的冷却。在通常的纯净气体中，只有氢气比纯净的氦气具有更高的导热性。
例如，在光纤制造中，尽管已经采用过其它气体，例如氢气、氩气、氮气、甚至氧气，但是，氦气是目前首选的传热流体。
氦气以单独的或混合物的形式被用于光纤拉丝炉中进行的拉制(laydown)、固化，以及树脂涂覆之前的对拉伸过的纤维的冷却。实例见以下文件：US-A-4,126,436讲述了氧气加氮气的应用；US-A-4,154,592讲述了在氧气和氮气的混合物中增加氦气使纤维直径的变化较小；US-A-4,400,190讲述了利用氩气作为“气幕”；US-A-4,437,870讲述了从环绕纤维的一个多孔管或一个环形缝隙中排出的冷却的干燥氦气；US-A-4,664,689、US-A-5,059,229、US-A-5,284,499、US-A-5,377,491、US-A-4,913,715、US-A-4,673,427、和US-A-4,761,168讲述了空气、氦气、氮气、氩气和/或氢气的应用；US-A-4,838,918讲述了气态氮在室温下的应用，其中以流过中空的平行板之间的液态氮来冷却气态氮；US-A-4,988,374讲述了利用可除去的***物来防止SiO2在热纤维上的沉积；US-A-5,160,359讲述了转动同流的氦气的应用；US-A-5,897,682公开了氦气或氦气加上含量不致燃烧的氢气、氮气或氩气的应用；US-A-6,092,391公开了取决于单元操作(unit operation)的各种纯度的氦气的应用；JP-A-62-246837讲述了利用流过导管的惰性气体使惰性气体和空气间的温度差变小，以希望减少周围空气的进入；和EP-A-321,182公开了利用管状回收室以及拉丝炉和回收室之间的密封件来防止空气进入到该室中。
这些文件中所讨论的许多***都是工程上的奇迹，但不幸的是，就设备而言贵得出奇，和/或在努力减少或消除***中的空气方面过于彻底。这也除去了氮气，而氮气可具有有益的传热特性。
发明内容
所要解决的问题是发展在减少污染物进入到许多制造过程特别是光纤制造过程的同时，能够利用氦气和氢气的传热特性的装置和方法，这使得可以在不使用高压设备和该高压设备的附带的成本以及所需的空间的情况下有效地循环至少一部分氦气或氢气。
根据本发明，提出了能够降低和克服特别是在污染成为问题的情况下，例如光纤加工过程中现有方法和装置的缺点的方法和装置，。
本发明的第一方面是一种冷却物体的方法，所述方法包括：
a)使所述物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，密封气体随同传热流体排出而形成一种排出气体(出气，混合的或非混合的)；
c)压缩该排出气体以形成一种压缩循环气体；
d)将该压缩循环气体输送到一个冷凝器，在此冷凝器中压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并且将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器中，从而形成一种作为传热流体起作用的浓缩气体和一种优选地蒸发后起密封气体作用的浓缩液体；和
e)优选地对该浓缩液体进行加热以形成密封气体。
优选地，将密封气体循环，但可不必这样做。换句话说，可以采用新鲜的密封气体。在任何情况下，循环至少一部分传热流体。
本发明的第二方面是一种冷却物体的方法，所述方法包括：
a)使所述物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端中，密封气体随同传热流体排出而形成排出气体；
c)压缩该排出气体以形成一种压缩循环气体；
d)将该压缩循环气体输送到一个循环气体热交换器，在此热交换器中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换，以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环气体；
e)将冷的压缩循环气体输送到一个冷凝器，在此冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成一种作为传热流体起作用的浓缩气体和一种浓缩液体；和
f)优选地将浓缩液体输送到循环气体热交换器，从而形成密封气体。
本发明的第三方面是一种冷却物体的方法，所述方法包括：
a)使所述物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，密封气体随同传热流体排出而形成排出气体；
c)压缩该排出气体以形成一种压缩循环气体；
d)将该压缩循环气体输送到一个同流换热器，在此换热器中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换，以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环气体，其中压缩循环气体也与浓缩气体进行热交换；
e)将冷的压缩循环气体输送到一个冷凝器，在此冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成浓缩气体和浓缩液体；和
f)将浓缩气体，且优选地是浓缩液体输送到所述同流换热器。
在本发明的架构中，氢气和氦气被用作热交换单元中的传热流体，且从氩气、二氧化碳气和氮气中选出的一种气体被用作密封气体。密封气体和传热流体以一种混合的或非混合的状态从热交换单元中一起排出。
这里所用到的“污染物”包括，但并不限于氧气、水分、例如链烷烃、链烯烃、炔烃、醇类、卤代烃-包括含氟化合物如四氟甲烷和六氟乙烷-等烃类化合物，但不包括氮气、二氧化碳和氩气。当按照这种方式定义污染物时，在操作用于混合热交换单元中排出的气体的循环设备时会带来某些优点。
这里采用的术语“物体”包括，但不限于光纤预型件，例如电路板、子组件和集成电路等电气部件，金属部件，陶瓷部件等。
另外，这里所用到的术语“热交换单元”是指任何允许物体连续地、半连续地或分批(间歇)地进入和离开一个空间的装置，其包括，但不局限于光纤冷却热交换器、波焊机、回熔焊机、冷处理单元、环境测试室等。应该明白，在某些优选的实施例中，物体入口端和物体出口端可以是同一个，例如在具有一个用于装入和取出物体的门或“装-存”(load-lock)装置的热交换单元中。
优选的是与本发明的每个方法方面相符合的方法，其中，控制从冷凝器排出的冷却的压缩循环气体的温度或压力，或者控制温度和压力两者，以保证在最低的可能压力下满足热交换单元的传热要求，并降低压缩设备和设施的成本。
本发明的第四方面是一种装置，它包括：
a)一个用于冷却物体的热交换单元，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及用于让从氢气和氦气中选出的传热流体与该物体相接触的装置，所述热交换单元适用于让物体以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入热交换单元的物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物进入的装置适于采用一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许所述密封气体随同传热流体从热交换单元中排出以形成排出气体；
c)用于压缩该排出气体以形成压缩循环气体的装置；
d)用于将该压缩循环气体输送到一个冷凝器中的装置，在冷凝器中压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，和用于将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器从而形成一种作为传热流体起作用的浓缩气体和一种浓缩液体的装置；和
e)优选地，用于加热浓该缩液体以形成密封气体的装置。
本发明的第五个实施例是一种装置，它包括：
a)一个用于冷却物体的热交换单元，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及用于让从氢气和氦气中选出的传热流体与该物体相接触的装置，所述热交换单元适用于让物体以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入热交换单元的物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物进入的装置适于采用从氩气、二氧化碳和氮气中选出的一种主要成分的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许密封气体随同传热流体排出而形成排出气体；
c)用于压缩该排出气体以形成压缩循环气体的装置；
d)用于将压缩循环气体输送到一个循环气体热交换器的装置，所述循环气体热交换器允许压缩循环气体和一种浓缩液体之间热交换，从而适用于形成一种冷的压缩循环气体和一种包括所述密封气体的混合物；
e)用于将冷的压缩循环气体输送到一个冷凝器的装置，在冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，以及用于将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成一种作为传热流体起作用的浓缩气体并形成所述浓缩液体的装置；和
f)优选地，用于将浓缩液体输送到循环气体热交换器并进而形成密封气体的装置。
本发明的第六方面是一种装置，它包括：
a)一个用于冷却物体的热交换单元，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及用于让一种从氢气和氦气中选出的传热流体接触所述物体的装置，所述热交换单元适用于让物体以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入热交换单元物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物的进入的装置适于采用从氩气、二氧化碳气和氮气中选出的作为主要成分的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许密封气体随同传热流体一起排出而形成排出气体；
c)用于压缩该排出气体以形成压缩循环气体的装置；
d)用于将压缩循环气体输送到一个同流换热器的装置，在同流换热器中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环混合物，其中压缩循环气体也与一种浓缩气体进行热交换；
e)用于将冷的压缩循环混合物输送到一个冷凝器中-在冷凝器中冷的压缩循环混合物被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成所述浓缩气体和所述浓缩液体的装置；和
f)优选地，用于将所述浓缩液体和所述浓缩气体输送到同流换热器中的装置。
附图说明
通过参照下面的优选实施例的说明，本发明的其它方面和优点将会变得明显。
图1、2和3是本发明的三个实施例的示意性的操作流程图；
图4是用于液-气分离器的气体流的氦/氮气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；
图5是用于液-气分离器的气体流的氦/氩气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；
图6是用于液-气分离器的气体流的氦/二氧化碳气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；
图7是用于液-气分离器的气体流的氢/氮气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；
图8是用于液-气分离器的气体流的氢/氩气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；
图9是用于液-气分离器的气体流的氢/二氧化碳气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示说明；和
图10是基于试验数据利用经验导出等式得出的纯氢气、氦气和氩气的传热系数的图解。
具体实施方式
在此，本发明者发现，当传热***采用从氢气和氦气中选出的气态传热流体与从氩气、二氧化碳和氮气中选出的密封气体相混合时，只需通过控制传热流体回路中冷凝器的温度和/或压力，就可以非常显著的省去采用气态传热流体的传热***的压缩设备的花费和设施。
更具体地说，本发明者已经判定：这些气体混合物对冷凝器的工作温度和压力极为敏感，并且用于在这些气体的循环期间从液体中分离排出气体体。通过参照优选实施例的以下说明，这一非常有用的发现将会变得明显。
现在参照附图，图1示出了一个物体，例如光纤预型件2，该物体进入一个热交换单元6并在4处离开。一种包括有主要成分为氢气或氦气的冷却气体在8处进入热交换单元，以进行直接接触热交换并从导管10排出。
受热的氢气或氦气穿过导管10并最终被输送到压缩机12。压缩机具有一个旁路导管14，该旁路导管14允许导管16中的一些压缩气体被循环返回到输送导管10。流过导管16的压缩气体到达冷凝器18。
在导管20中流动的液体氮流与冷凝器18中的压缩气体进行热交换，从而形成受热的氮气22和在导管24中流动的排出流，所述排出流是一种液体和气体的混合流。
在导管24中流动的液体和气体的混合流进入气-液分离器26，分成流入导管28的包括浓缩(富集)氢或浓缩氦的气体流以及流入导管30的包括有在密封气体中浓缩液体的流体，所述密封气体例如为氩气、氮气或二氧化碳。
流过导管30的浓缩液体混合物流过由受到传统的手段加热的蒸发器32，从而形成包括有密封气体为主要部分的蒸汽流，然后所述蒸汽流优选地流入导管38，并分别流入导管40和42，随后到达密封件41和43。流过导管28的流体流经一个背压调节器50，并在到达热交换单元6之前流过另一个控制阀56和导管8。
如所属技术领域内的技术人员所意识到的那样，导管40和42中的密封气体流的压力要使密封件41和43处于正压之下，即，由于气体密封件41和43的正压作用，将污染物基本上阻挡在热交换单元6之外。这样围绕在热交换单元周围的气态气氛，包括其中的任何污染物，被基本上防止进入到热交换单元中。
然而，少量的周围空气仍将随着物体2一起被带入到热交换单元6中。
所述带入物的量将随着物体2的传输速度而增加，就象在高生产率时所发生的那样。在任何情况下，穿过导管40和42并进入到密封件41和43的密封气体最终将与已经直接接触过物体2的传热流体(氢气或氦气)混合，并且传热流体和密封气体的混合物从导管10排出。
密封气体补充导管45和传热流体补充导管36进一步完善了图1中所示实施例。密封气体的补充通过一个调节器62来控制，而氦气的补充通过一个调节器58来控制的。
另外的调节器52、54和56分别控制穿过导管40和42的密封气体和穿过导管8的传热流体的流量。为简明起见，没有对流量测量和控制器进行详细说明。优选的是大流量控制器。
在一个优选实施例中，使穿过导管38的蒸发的密封气体转向通过一个替换导管34和调节器63，从而与穿过导管28的传热流体混合。
图1的实施例示出了一个控制器46和一个温度监测元件44。温度监测元件44感知(检测)导管24中流动的冷的流体的温度。将会知道导管24中运送的是传热流体(例如氦气)和密封气体(例如氩气)的混合物。
如果流经导管24的流体的温度升高，这将被温度监测元件44感知，控制器46将通过控制阀48增加导管20中的冷却低温流体的流量。
作为选择，或者背压调节器50与温度控制回路相结合而运转，以进一步控制导管24中流体的冷却程度。
如果导管28中的压力升高(由包括热交换单元6、所要冷却的物体、冷凝器18的尺寸再内的特定***所决定)，背压调节器50将打开以释放压力。
作为选择，如果导管28中的压力过低，背压导管50将倾向于关闭。
现在参照图2，图2示出了本发明的方法和装置的一种稍有不同的实施例。就热量回收和能量效率而言，图2的实施例比图1的实施例效率稍高。
可以看到主要的变化在于增加了一个热交换器33，该热交换器实质上取代了图1中实施例的蒸发器32。(应该理解，在另外的实施例中，蒸发器32和热交换器33可以同时被采用。)
如图2所示，导管29将密封气体的浓缩液体输送到热交换器33。导管16中流动的流体进入到热交换器33中，从而产生包括传热流体和密封气体的冷却的中间流体17。
导管39如先前所述将加热过的和/或蒸发过的密封气体输送到导管40和42，以及密封件41和43。
通过一个尺寸减小的蒸发器32-更优选地取消蒸发器32，和增加的热交换器33，图2的实施例在能量利用方面比起图1的实施例更有效率。
参照图3，图3示出了一种比图1和图2示出的实施例能量效率更高的实施例。图3中的实施例以一个同流换热器64代替了图2中的热交换器33和图1中的蒸发器32。(应该明白，在另外的实施例中，蒸发器32、热交换器33和同流换热器64可以全部被采用。)
密封气体的浓缩液体流过导管29，并在同流换热器64中与密封气体和流过导管16的传热流体的压缩混合物进行热交换，所述压缩混合物在压缩机12中被压缩之后具有适度的热含量。
此热量中的一部分也与导管28中流动的传热流体的浓缩气体，以及从冷凝器18流向同流换热器64的中间流21进行热交换。
对图2和3的实施例的控制都优选地以与参照图1的实施例所描述的方式相同的方式进行。即，以温度控制回路44和46与背压控制器50相结合或由背压控制器50替换的方式。
无论是通过温度控制回路、背压控制，还是通过这两者的结合，压力控制的重要性在用于氦气混合物的图4、5和6中和在用于氢气混合物的图7、8和9中得到了强调。
在这些附图中，冷凝器的工作压力是沿着X轴绘制的，并在图1、2和3中的每个实施例中均被限定为导管24中的压力。沿着Y轴方向绘制的是氦(或氢)的回收百分率，以及导管24中流动的流体中的氦气的摩尔份数。图4是用于液-气分离器气体流28的氦/氮气体混合物相对于冷凝器18的工作压力和温度的敏感度的图示。例如，对于氦气传热流体和氮气密封气体，如果设计者想在80K(开)的冷凝器工作温度下采用80摩尔百分数(％M)纯度的氦气，冷凝器的压力只需是大约110psia(绝对压力)，且设计者将会获得大约99.6％的氦气回收百分率。然而，通过将冷凝器的工作温度只提高5度达到85K，在相同的氦气纯度和氦气回收百分率下，冷凝器18的工作压力将升高到大约200psia。这是假设通过利用氮气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在***之外。冷凝器的工作温度提高到90K将导致冷凝器的工作压力增加到300psia以上。
类似的分析适用于氦/氩***，例如当氦气被用作传热流体和氩气被用作密封气体时。图5是用于液-气分离器气体流的氦/氩气体混合物相对于冷凝器工作压力和温度的敏感度的图示。
例如，如果设计者想在80K的冷凝器工作温度下采用80摩尔百分数的氦气纯度，冷凝器的工作压力将只需为大约65psia，且设计者将获得大约99.85％的氦气回收百分率。
然而，通过将冷凝器的工作温度只提高5度达到85K，在相同的氦气纯度和氦气回收百分率之下，冷凝器18的工作压力会上升到大约125psia。这是假设通过利用氩气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在***之外。冷凝器工作温度升高到大约90K会导致冷凝器的工作压力增加到225psia以上。
图6是用于液-气分离器气体流的氦/二氧化碳气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示。例如，如果设计者想在200K的冷凝器工作温度下，采用70摩尔百分数纯度的氦气作为传热流体，同时以二氧化碳作为密封气体，冷凝器的工作压力将只需为大约120psia，且设计者将获得大约99.5％的氦气回收百分率。
然而，通过将冷凝器的工作温度只增加20度达到220K，在相同的氦气纯度和氦气回收百分率之下，冷凝器18的工作压力将升高到300psia以上。这是假设通过利用二氧化碳气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在***之外。
图7是用于液-气分离器气体流28的氢/氮气体混合物相对于冷凝器18的工作压力和温度的敏感度的图示。
例如，对于氢气传热流体和氮气密封气体而言，如果设计者想在80K的冷凝器工作温度下，采用80摩尔百分数纯度的氢气，则冷凝器的压力将只需为大约110psia，且设计者将获得大约99.6％的氢气回收百分率。
然而，通过将冷凝器的工作温度只提高5都达到85K，在相同的氢气纯度和氢气回收百分率下，冷凝器18的工作压力会升高到大约225psia。
这是假设通过采用氮气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在***之外。在保持氢气的纯度和氢气回收百分率不变的同时将冷凝器的工作温度提高到90K，将导致冷凝器的工作压力升高到300psia以上。
类似的分析也适用于氢/氩***，例如，当氢气被用作传热流体和氩气被用作密封气体时。
图8是用于液-气分离器气体流的氢/氩气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示。例如，如果设计者想在80K的冷凝器工作温度下，采用90摩尔百分数纯度的氢气，则冷凝器的工作压力将只需为大约60pisa，且设计者将会获得大约99.7％的氦气回收百分率。然而，通过将冷凝器的工作温度只提高5度达到85K，在相同的氢气纯度和氢气回收百分率下，冷凝器18的工作压力将升高到大约135psia。这是假设通过利用氩气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在了***之外。冷凝器的工作温度增加到90K，会导致冷凝器的工作压力增加到大约250psia。
图9是用于液-气分离器气体流的氢/二氧化碳气体混合物相对于冷凝器的工作压力和温度的敏感度的图示。例如，如果设计者想在200K的冷凝器工作温度下，采用70摩尔百分数纯度的氢气作为传热流体，同时以二氧化碳作为密封气体，则冷凝器的工作压力将只需为大约120psia，且设计者将获得大约99.5％的氦气回收百分率。然而，通过将冷凝器的工作温度只提高20度达到220K，在相同的氢气纯度和氢气回收百分率下，冷凝器18的工作压力会升高到300psia以上。这是假设通过利用二氧化碳气密封气体，将基本所有的污染物都清除或阻挡在了***之外。
图4-9显示出冷凝器的工作压力和温度对于操作的经济性具有巨大的影响。对于工作温度的很小的变化，就必须大大增加压缩设备和冷凝设备所需的尺寸和功率。优选采用氦气/氩气和氢气/氩气混合物，因为这些混合物具有最小的敏感度。图4-9所产生的数据是利用商品名称为“ASPEN”的10.2版的模拟软件产生的。在这些模拟中，“温度”是混合物离开冷凝器时的温度，在所述冷凝器中，气体和液体处于平衡状态。
图10示出了用于在平板上流动的纯氢气、纯氦气和纯氩气的强迫对流传热系数的基于试验数据的经验导出等式。图10示出了三条曲线，在每条曲线从层流转换到湍流(紊流)的地方，都有一个拐点。注意，在从大约75到大约150米/秒的速度范围内，氩气比此转换范围中的氢气或氦气都具有更高的传热系数，这是意料之外的。当热交换单元允许传热流体的对流流过较平坦的物体时，例如印刷电路板，可以采用这一点来获益。这样，可以设想比如，利用氩气作为传热流体，且利用氮气作为密封气体。

Claims (20)

1、一种冷却物体的方法，包括以下步骤：
a)使物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，所述密封气体随同传热流体排出从而形成一种排出气体；
c)压缩该排出气体以形成压缩循环气体；和
d)将该压缩循环气体输送到一个冷凝器，在冷凝器中此压缩循环气体被冷却以形成冷却的循环混合物，并且将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成一种起传热流体作用的浓缩气体和一种浓缩液体。
2、一种冷却物体的方法，包括以下步骤：
a)使物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，所述密封气体随同传热流体排出从而形成一种排出气体；
c)压缩该排出气体以形成压缩循环气体；
d)将该压缩循环气体输送到一个循环气体热交换器，在此热交换器中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换，以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环气体；和
e)将冷的压缩循环气体输送到一个冷凝器，在此冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器，从而形成一种起传热流体作用的浓缩气体以及一种浓缩液体，并将所述浓缩液体输送到循环气体热交换器从而形成密封气体。
3、一种冷却物体的方法，包括以下步骤：
a)使物体与包括有一种从氢气和氦气中选出的主要成分的传热流体相接触，所述物体穿过一个具有一个物体入口端和一个物体出口端的热交换单元；
b)利用包括有一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的主要成分的密封气体来防止污染物进入到热交换单元的入口端和出口端，所述密封气体随同传热流体排出从而形成一种排出气体；
c)压缩该排出气体以形成压缩循环气体；
d)将该压缩循环气体输送到一个同流换热器，在此换热器中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换，以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环气体，其中压缩循环气体也与一种浓缩气体进行热交换；
e)将冷的压缩循环气体输送到一个冷凝器，在此冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到一个气-液分离器以形成浓缩气体和浓缩液体；和
f)将浓缩气体输送到同流换热器。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一部分浓缩液体被蒸发并形成一部分密封气体。
5、根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述控制包括调节流向冷凝器的液体制冷剂的流量。
6、根据权利要求1至5所述的方法，其特征在于，所述制冷剂是从氮、氩、氢及它们的混合物中选出的，所述制冷剂优选是的氮。
7、根据权利要求1或4至6所述的方法，其特征在于，包括氩气的一部分密封气体在氦浓缩气体进入到热交换单元中之前与所述氦浓缩气体混合。
8、根据权利要求1至7所述的方法，其特征在于，穿过热交换单元的物体是一种光纤预型件。
9、根据权利要求1至8所述的方法，其特征在于，包括氩气的所述密封气体在热交换光纤入口端和热交换单元光纤出口端之间是同等分配的。
10、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一部分浓缩液体被输送到循环气体热交换器从而形成一部分密封气体。
11、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述浓缩液体被输送到所述同流换热器。
12、根据权利要求1至11所述的方法，其特征在于，密封气体和传热流体以混合的或非混合的状态一起从热交换单元中排出。
13、一种装置，包括：
a)一个用于冷却物体(2)的热交换单元(6)，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及允许从氢气和氦气中选出的传热流体与物体(2)相接触的装置，所述热交换单元(6)适用于使物体(2)以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入到热交换单元(6)的物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物进入的装置适于采用一种从氩气、二氧化碳和氮气中选出的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许所述密封气体随同传热流体从热交换单元(6)中排出而形成排出气体；
c)用于压缩所述排出气体以形成压缩循环气体的装置(12)；和
d)用于将压缩循环气体输送到冷凝器(18)的装置，在冷凝器(18)中压缩循环气体被冷却以形成冷却的循环混合物，和用于将冷却的循环混合物输送到气-液分离器(26)从而形成一种起传热流体作用的浓缩气体和一种浓缩液体的装置。
14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于，包括用于加热浓缩液体以形成至少一部分密封气体的装置(32)。
15、一种装置，它包括：
a)一个用于冷却物体(2)的热交换单元(6)，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及允许一种从氢气和氦气中选出的传热流体与物体(2)相接触的装置，所述的热交换单元(6)适用于使物体(2)以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入到热交换单元(6)的物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物进入的装置适于采用从氩气、二氧化碳和氮气中选出的一种主要成分的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许密封气体随同传热流体排出而形成排出气体；
c)用于压缩所述排出气体以形成压缩循环气体的装置(12)；和
d)用于将压缩循环气体输送到循环气体热交换器(33)的装置，所述循环气体热交换器(33)允许在压缩循环气体和一种浓缩液体之间进行热交换，从而适用于形成一种冷的压缩循环气体和一种包括所述密封气体的混合物；用于将冷的压缩循环气体输送到冷凝器(18)的装置，在冷凝器中冷的压缩循环气体被冷却以形成一种冷却的循环混合物；以及用于将冷却的循环混合物输送到气-液分离器(26)从而形成一种起传热流体作用的浓缩气体并形成所述浓缩液体的装置。
16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，包括用于将所述浓缩液体输送到循环气体热交换器(33)从而形成密封气体的装置。
17、一种装置，它包括：
a)一个用于冷却物体(2)的热交换单元(6)，该热交换单元具有一个物体入口端和一个物体出口端，以及允许从氢气和氦气中选出的传热流体与物体(2)进行接触装置，所述热交换单元(6)适用于使物体(2)以连续模式、半连续模式或分批模式中的一种模式从中穿过；
b)用于防止污染物进入到热交换单元(6)的物体入口端和物体出口端的装置，所述用于防止污染物进入的装置适于采用从氩气、二氧化碳和氮气中选出的一种作为主要成分的密封气体，所述用于防止污染物进入的装置允许密封气体随同传热流体排出而形成排出气体；
c)用于压缩所述排出气体以形成压缩循环气体的装置(12)；
d)用于将压缩循环气体输送到同流换热器(64)的装置，在同流换热器(64)中压缩循环气体与一种浓缩液体进行热交换以形成一种包括有密封气体的混合物和一种冷的压缩循环混合物，其中压缩循环气体也与一种浓缩气体进行热交换；
e)用于将冷的压缩循环混合物输送到冷凝器(26)-在冷凝器中冷的压缩循环混合物被冷却以形成一种冷却的循环混合物，并将冷却的循环混合物输送到气-液分离器从而形成所述浓缩气体和所述浓缩液体的装置；和
f)用于将浓缩气体输送到同流换热器(64)的装置。
18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，包括用于将浓缩液体输送到同流换热器(64)的装置。
19、一种包括一个根据权利要求13至18所述的装置的光纤制造设备。
20、一种光纤制造方法，其中根据权利要求1至12所述的冷却方法冷却光纤预型件。
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