DD207094A3 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von glashalbzeugen fuer die herstellung von lichtleitfasern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient zum Herstellen von Halbzeugen, die als Ausgangsmaterial fuer das Ziehen von Fasern fuer die Lichtleiternachrichtenuebertragung verwendet werden. Ziel der Erfindung ist es, eine hoehere Qualitaet der durch die Innenbeschichtung von Quarzglasrohren sowie durch das anschliessende Kollabieren erzeugten Halbzeuge fuer das Ziehen von Lichtleitfasern zu erreichen. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, dass waehrend der Beschichtung der Innenflaechen eines Quarzglasrohres sowie beim anschliessenden Zusammenschmelzen zu einem Rundstab ein Differenzdruck, der im Bereich von 50 bis 200 Pa hoeher gegenueber der umgebenden Atmosphaere im zu bearbeitenden Rohr eingestellt wird. Dieser Differenzdruck wird, in Abhaengigkeit vom freien Querschnitt des Rohres, durch die Regelung des Unterdruckes, der das Quarzglasrohr umgebenden Atmosphaere, konstant gehalten.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Glashalbzeugen für die Herstellung von Lichtleitfasern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Halbzeugen, die als Ausgangsmaterial für das Ziehen von Fasern für die Lichtleiternachrichtenübertragung verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bei der Herstellung von Lichtleitfasern wird von Quarzglasrohren geeigneter chemischer Zusammensetzung ausgegangen, deren Innenwände mit einer Folge dünner Schichten eines oder verschiedener Materialien mit gegenüber dem Glas des Trägerrohres unterschiedlichen Brechungsindex beschichtet werden. Danach werden die auf diese Weise erhaltenen Rohre weiter erwärmt bis das Glas.-einen plastischen Zustand erreicht und das beschichtete Rohr zu einem zylinderförmi- gen Stab zusammenfällt, in dem die abgeschiedenen Schichten den Kern darstellen (US-PS 3.711.262, DT-AS 2.122.895). Aus diesen Halbzeugen werden anschließend in einer entsprechenden Zieheinrichtung die fasern gezogen, in denen die im Halbzeug fixierten geometrischen und chemischen. Proportionen präzis widergespiegelt werden. Aus dieser Tatsache leitet sich die Forderung ab, daß über die gesamte Lange der Quarzglasrohre eine hinsichtlich der Dicke und der chemischen Zusammensetzung gleichmäßige Schichtfolge erzeugt werden muß und daß beim Kollabieren des beschichteten Quarz-

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rohres weder Veränderungen im geometrischen Aufbau noch ' Verschiebungen in der chemischen Zusammensetzung auftreten dürfen.

Die bekannten Verfahren werden gegenwärtig so realisiert (z.B. DT-OS 2.538.313), daß in einer üblichen Glasmacherdrehbank ein Quarzglasrohr als Träger für die abzuscheidende Schichtfolge aus dotierten und undotiertem Siliziumdioxid eingespannt wird, daß dieses Rohr in Rotation versetzt wird und durch das Rohr hindurch die Reaktionsgasmischung geleitet wird, wobei in der gleichen Richtung wie das strömende Gas eine Heizquelle (Knallgasbrenner; Laser; Brenner und HF-Induktionsspule u.a.) bewegt wird, die das Rohr über eine bestimmte schmale Zone auf die für die chemische Abscheidung der Schichten notwendige Temperatur erwärmt. Fach Erreichen des Rohrendes fährt die Heizquelle in einem schnellen Rücklauf in die Ausgangsposition zurück, worauf erneut ein BeSchichtungszyklus ausgelöst wird. Dieser Vorgang- wird solange wiederholt bis die gewünschte Schichtdicke und die-gewünschte Zusammensetzung der Schichtfolge erreicht ist. Im Anschluß daran wird die Temperatur der Heizquelle so erhöht, daß das Kollabieren des beschichteten Rohres - ebenfalls in mehreren Schritten - vorgenommen werden kann. Um die vorgegebenen Parameter" für die Halbzeuge zu realisieren, ist, eine exakte Einstellung und Regelung der Verfahrensparameter (Temperatur, Gaszusammensetzung, Rotationsgeschwindigkeit u. dgl.) erforderlieh. Moderne, industrielle einsetzbare Anlagen zur Herstellung von Glashalbzeugen für die Lichtleiternachrichtenübertragung verfügen deshalb über einen hohen Automatisierungsgrad, um subjektive Einflüsse durch das Bedienpersonal reduzieren zu können.

Dennoch haften dem gegenwärtigen Stand der Technik sowohl beim Beschichten als auch beim Kollabieren einige Fachteile an, die die sichere und reproduzierbare Herstellung von Halbzeugen für Lichtleitfasern behindern bzw. die Ausbeute an qualitativ hochwertigen Halbzeugen herabsetzen. Diese

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Mängel resultieren nach unseren Erfahrungen in erster Linie aus den in den einzelnen Bearbeitungsstufen des Quarzglasrohres bestehenden und sich ständig ändernden Druckverhältnissen im Rohr, die überraschenderweise bisher im Gegensatz zu den anderen o. a* Verfahrensρarametern weigehend ohne Beachtung geblieben sind. Änderungen des Innendruckes im Quarzglasrohr sind deshalb von großem Einfloß auf die Qualität der Halbzeuge, weil ein Druckanstieg - beispielsweise hervorgerufen durch die Ablagerung von Glasruß in der Abgasleitung - zu einem Aufblähen des Rohres während der Beschichtung und damit zu Inhomogenitäten im Aufbau des Halbzeuges führen kann oder ein Druckabfall beim Kollabieren ein ungleichmäßiges Zusammenfallen des beschichteten Rohres zur Folge haben kann· Andererseits ist jedoch ein bestimmter geringer Überdruck mit einem nur sehr kleinen Schwankungsbereich erforderlich, um z. B. ein vorzeitiges Kollabieren des Rohres während der Beschichtung zu vermeiden. Aus der DE-OS 29 07 731 ist zwar bekannt, daß während der Abscheidung der glasbildenden Glasschicht ein gegenüber der äußeren Umgebung des Rohres erhöhter Gasdruck im Inneren des Rohres erzeugt wird. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des erhöhten Gasdruckes wird zusätzlich ein Gas (Sauerstoff) von der anderen Seite in das zu beschichtende Glasrohr geblasen.

Die in der DE-OS 29 07 731 vorgeschlagene Lösung besitzt eine Reihe von Nachteilen und kann nicht alle Mängel der anderen bekannten Lösungen beseitigen.

- Durch den im Gegenstrom eingeleiteten Sauerstoff tritt eine inhomogene Beschichtung in axialer Richtung des Rohres durch Wirbelbildung auf.

- Die Yerstopfungsgefahr ist nach wie vor vorhanden, da sich der Glasruß im Bereich der Wirbelbildung an der Rohrerweiterung absetzt.

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- Durch den hohen Q_-Verbrauch ist das Verfahren unökonomisch und es besteht die Gefahr des Einbaus von Verunreinigungen.

- Es ist nur eine eingeschränkte Anwendung des Verfahrens möglich (nur Stufenindex)*

- Durch unzulässige hohe Dämpfungswerte treten Op-Einschlüsse beim Kollabieren auf·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine höhere Qualität der durch die Innenbeschichtung von Quarzglasrohren sowie durch das anschließende Kollabieren erzeugten Halbzeuge für das Ziehen von Lichtleitfasern zu erreichen und eine Steigerung der Ausbeute an qualitativ hochwertigen Halbzeugen zu erzielen,

Darlegung des Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Halbzeugen für die Herstellung von Lichtleitfasern anzugeben, die es gestatten, die Druckverhältnisse im Quarzglasrohr während der Beschichtung und während des Kollabierens einzustellen, zu messen und zu regeln, ohne daß dabei Verunreinigungen oder Verstopfungen im Quarzglasrohr auftreten*

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß während der Beschichtung der Innenflächen eines Quarzglasrohres sowie beim anschließenden Zusammenschmelzen zu einem Rundstab ein Differenzdruck, der im Bereich von 50 bis 200 Pa höher gegenüber der umgebenden Atmosphäre im zu bearbeitenden Rohr eingestellt wird und daß dieser Differenzdruck in Abhängigkeit vom freien Querschnitt des Rohres durch die Regelung des Unterdruckes, der das Quarzglasrohr umgebenden Atmosphäre, konstant gehalten wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß diese Vorrichtung in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist, die über ein Verbindungsstück mit einem lüfter zur Erzielung eines Unterdruckes in Wirkungsverbindung steht. An der Unterseite der Kammer sind lufteintrittsöffnungen und an der Oberseite ein Sammler für die luft angeordnet.. Zur Regelung des Unterdruckes ist eine Drosselklappe im Verbindungsstück zum lüfter angeordnet. Die Drosselklappe steht mit einem Regler, Sollwertgeber und Druckaufnehmer in Wirkungsverbindung.

Die Vorteile der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörigen Vorrichtung bestehen darin, daß ein vorzeitiges Kollabieren des Quarzglasrohres ebenso wie ein eventuelles Aufblähen des Rohres, das bis zur mechanischen Zerstörung des Rohres führen kann, verhindert werden.. Weitere Vorzüge der erfindungsgemäßen technischen lösung. sind darin zu sehen, daß durch die abgeschlossene Reaktorkammer eine höhere Reproduzierbarkeit der Abscheidetemperatur durch Ausschaltung wechselnder Strömungsverhältnisse im Arbeitsraum gewährleistet wird und daß die Sicherheit des Bedienpersonals durch eine Abschirmung des auf !Temperaturen bis ca, 2200 ⁰C erhitzten Quarzglasrohres und der rotierenden Elemente erhöht wird.

Schließlich steigt durch die erfindungsgemäße lösung die Verfügbarkeit der Ausrüstung, weil in der Abgasleitung keine

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Drosselventile oder ähnliche Armaturen - wie sie "bei einer Druckregelung im- Quarzglasrohr notwendig wären - eingebaut werden müssen und so die Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung" dieser Ventile, die zur Unterbrechung des Betriebssystems der Ausrüstung führen wurden, ausgeschlossen werden kann*

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert»

Das zu beschichtende Quarzglasrohr 3 wird mittels der Rohraufnehmer 4 gehalten und in Rotationsbewegung versetzt. Die Bohraufnehmer 4 mit dem Quarzglasrohr 3 sind in einer geschlossenen Kammer 5 untergebracht. Durch die Reaktionsgasleitung 1 wird das Reaktionsgasgemisch vorgegebener Zusammensetzung in das Quarzglasrohr 3 eingespeist, reagiert in der durch den verschiebbaren Brenner 12 erhitzten Reaktionszone zur gewünschten Oxidschicht. Die dabei nicht umgesetzten Heste sowie die gasförmigen Reaktionsgasnebenprodukte verlassen das Quarzglasrohr 3 als Abgas nahezu drucklos durch die Abgasleitung 2. _

Die Kammer 5 ist mit einer Haube 13 verschlossen, die die Beobachtung des Beschichtungs- bzw. Kollabiervorganges über den Blendschutz 6. ermöglicht. An der unteren Seite der Kammer 5 sind lufteintrittsöffnungen 11 und an der oberen Seite ein Sammler 10 angeordnet. Über den Lüfter 8 wird ständig luft durch die Kammer 5 gesaugt und somit gegenüber der Atmosphäre im Quarzglasrohr 3 ein vorgegebener Unterdruck erzeugt. In dem Verbindungsstück 16 zwischen der Kammer 5 und Lüfter 8 ist eine Drosselklappe 7 angeordnet. Der Druckaufnehmer 9 mißt den Differenzdruck zwischen Quarzglasrohr und Kammer 5 und liefert den.-Meßwert als Regelgröße an den Regler 14. Die Stellgröße des Reglers 14 bewirkt eine Verstellung der Drosselklappe 7 derart, daß der Differenzdruck zwischen Quarzglasrohr 3 und Kammer 5 dem mittels Sollwertgeber 15 vorgegebenen Sollwert entspricht.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Erzeugung von Glashalbζeugen für die Herstellung von Lichtleitfasern durch die chemische Beschichtung der Innenflächen von Quarzglasrohren aus der Gas- oder Dampfphase und durch deren anschließendes Kollabieren, wobei während der Beschichtung der Innenflächen sowie beim anschließenden Zusammenschmelzen zu einem Rundstab ein gerinfügiger erhöhter Innendruck im zu bearbeitenden Glasrohr von 50 bis 200 Pa gegenüber der das Glasrohr umgebenden Atmosphäre eingestellt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Glasrohr zur Beschichtung in einer geschlossenen Kammer eingebracht wird, in der zur Schaffung des erhöhten Druckes im Glasrohr, über an sich bekannte Mittel, ein Unterdruck erzeugt wird, wobei der so geschaffene Differenzdruck über einen Druckaufnehmer erfaßt wird und über diesen Meßwert mittels eines Reglers und Sollwertgebers in Abhängigkeit des freien Querschnittes des Glasrohres konstant gehalten wird.
2. 2. "Vorrichtung zur Herstellung von Glashalbzeugen für die Herstellung von Lichtleitfasern durch die chemische Beschichtung der Innenflächen von Quarzglasrohren aus der Gas- oder Dampfphase und durch deren anschließendes Kollabieren, bestehend im wesentlichen aus zwei Rohraufnahmen, Reaktionsgaszuführung, Abgasleitung und einer bewegbaren Wärmequelle, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vorrichtung in einer geschlossenen Kammer (5). angeordnet ist, die über ein Verbindungsstück (16) mit einem Lüfter (8) zur Erzielung eines Unterdruckes in Wirkungsverbindung steht, wobei an der Unterseite der' Kammer (5) Lufteintrittsöffnungen (11) und an der Ober-

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   seite ein Sammler (1O) angeordnet sind und daß zur Regelung des Unterdrückes eine mit einem Regler (14),
   Sollwertgeber (15) und Bruckaufnehmer (9) in Wizkungsverbindung stehende Drosselklappe (7) im "Verbindungsstück (16) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung