DE1229682B

DE1229682B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer verschmolzenen Anordnung zur Energieleitung, insbesondere zur Herstellung eines optischen Kabels

Info

Publication number: DE1229682B
Application number: DEA47343A
Authority: DE
Inventors: Ethan Charles Hopkins; Henry Bogardus Cole
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1963-10-30
Filing date: 1964-10-15
Publication date: 1966-12-01
Also published as: GB1032137A; US3395006A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C03b

Deutsche Kl.: 32 a-23/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1229 682
A47343VIb/32a
15. Oktober 1964
!.Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer verschmolzenen Anordnung zur Energieleitung, insbesondere zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem eine Mehrzahl langgestreckter, dünner, mit Glas bekleideter Energieleiter in der Längsrichtung in ein am einen Ende geschlossenes und am anderen Ende offenes Glasrohr eingebracht wird und an dessen Außenseite ein Druckmedium zur Einwirkung gebracht wird, während die durch das Glasrohr und durch die aus den glasbekleideten Energieleitern bestehenden Fasern gebildete Anordnung einer Temperatur ausgesetzt ist, welche ein Verschmelzen des Bekleidungsmaterials der Fasern zur Folge hat.

Unter einem optischen Kabel versteht man eine Vorrichtung, die, einander gegenüberliegend, eine Eintrittsfläche und eine Austrittfläche aufweist und aus einer Mehrzahl die optische Strahlungsenergie leitender Glasfasern besteht, die miteinander verschweißt sind und von der Strahlungseintrittsfläche zur Strahlungsaustrittsfläche führen.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Lichtkabel, bei denen die Fasern aus einer Kernfaser aus einem ersten, bestimmte Brechungs eigenschaften aufweisenden Glas bestehen, die mit einer Glasumkleidung unterschiedlicher Brechungskoeffizienten umkleidet sind.

Die Erfindung läßt sich aber in gleicher Weise zur Herstellung von Anordnungen zur Energieleitung verwenden, bei denen es sich um elektrische Stromleitung handelt und die Fasern aus elektrisch leitenden Kernfasern bestehen, die mit einer Glasumkleidung umkleidet sind und dadurch miteinander verschmolzen werden. Statt der metallischen Kernfasern kann es sich auch um Glasfasern handeln, die durch Zusatz metallischer Komponenten stromleitend gemacht sind.

Es kann sich ferner auch um die Leitung nicht sichtbarer elektromagnetischer Strahlungsenergie handeln.

Ungeachtet der Tatsache, daß es sich bei der Erfindung um die Leitungsenergie stark unterschiedlicher Arten handelt, soll im nachstehenden die Erfindung in Anwendung auf die Herstellung von Lichtkabeln erörtert werden.

Bei der Herstellung derartiger Lichtkabel, die aus Bündeln verhältnismäßig langer und dünner, Strahlungsenergie leitender Fasern, welche miteinander verschmolzen sind, bestehen, ergibt sich die Aufgabe, zwischen den Fasern des Bündels eine saubere und ununterbrochene Verschmelzung zu erzielen; diese Schwierigkeit ist dann groß, wenn es sich um eine Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer verschmolzenen Anordnung zur Energieleitung,
insbesondere zur Herstellung eines optischen
Kabels

Anmelder:

American Optical Company,

Southbridge, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Ethan Charles Hopkins,

South Woodstock, Conn.;

Henry Bogardus Cole, East Woodstock, Conn.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Oktober 1963
(320 197)

große Anzahl Fasern handelt, die dicht nebeneinander verschmolzen werden sollen. Unvollkommenheiten in dieser Beziehung, beispielsweise eine Trennung der betreffenden Fasern oder eingeschlossenen Gase oder anderer eingeschlossener Partikeln zwischen den Fasern kann die Faseranordnung bzw. bestimmte Abschnitte derselben durchlässig für Luft oder andere Gase machen. Es sind daher derartige Anordnungen oder aus einer solchen Anordnung geschnittene Scheiben in vielen Fällen als strahlungsleitende Vorrichtungen nicht geeignet, können insbesondere nicht in die Außenwandung eines Vakuumgefäßes einer Elektronenröhre oder einer ähnlichen Vorrichtung eingeschmolzen werden. Wenn ferner für die zu verschmelzenden Bündel optischer Fasern Glas als das die Strahlung leitende Material verwendet wird und die Glasfasern Oberflächenüberzüge haben, ist es wichtig, daß in der gesamten Länge ein gleichmäßiges Verhältnis zwischen der Stärke des Glaskernes zu der Stärke der Oberflächenbekleidung aufrechterhalten wird. Ein Einschluß von fremden Materialien oder Gasen zwischen den Fasern eines solchen Bündels bewirkt Verwerfungen und dünnere Stellen in

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der Bekleidung der Fasern, oder dünnere Stellen der Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung

Fasern selber können zu Diskontinuitäten in bestimm- einer anderen Strahlungsenergie leitenden Faser,

ten Fasern führen. Mangel in dieser Beziehung F i g. 3 einen Längsschnitt eines Rohres, enthaltend

äußern sich nachteilig auf die Lichtübertragungsver- eine Mehrzahl Strahlungsenergie leitender Fasern,

hältnisse der betroffenen Fasern und haben erne ge- 5 welche gemäß der Erfindung miteinander vefschmol-

ringere Qualität der optischen Vorrichtung zur Folge. zen sind, wobei das Rohr Mittel zum Halten der

Die Erfindung bezweckt, bei der Herstellung.von Fasern in dem Rohr 'aufweist, damit die dargestellte

hermetisch verschlossenen, aus einer Mehrzahl Anordnung in eine Verarbeitungsmaschine zur

energieleitender Fasern bestehenden Bündeln die Durchführung der Erfindung eingebracht werden

Umgebung der Fasern und den Kontaktdruck der io kann,

aneinander aufliegenden Faserflächen bei der Her- F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt, entspre-

stellung so zu steuern, daß sich eine ununterbrochene chend der Schnittlinie 4-4 der F i g. 3,

saubere Verschmelzung im wesentlichen über die ge- F i g. 5 eine Seitenansicht ernes erfindungsgemäßen

samte Länge der benachbarten Fasern des Bündels Herstellungsapparates,

ergibt. 15 Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt, entspre-

Ein Verfahren zur Herstellung einer verschmölze- chend der Schnittlinie 6-6 der Fig. 5, wobei eben-

nen Anordnung zur Energieleitung, insbesondere zur falls der mittlere Teil der Vorrichtung nicht dar-

Herstellung eines optischen Kabels, bei dem eine gestellt ist,

Mehrzahl langgestreckter, dünner, mit Glas bekleide- F i g. 7 eine vergrößerte Draufsicht auf eine Vorter Energieleiter in der Längsrichtung in ein am 20 richtung, entsprechend den F i g. 5 und 6,
einen Ende geschlossenes und am anderen Ende offe- F i g. 8 einen Längsschnitt durch ein erfindungsnes Glasrohr eingebracht wird und an dessen Außen- gemäß hergestelltes verschmolzenes Lichtkabel, woseite ein Druckmedium zur Einwirkung gebracht bei die in den F i g. 5 bis 7 beschriebene, zum Verwird, während die durch das Glasrohr und durch die schmelzen zur Anwendung gelangende Vorrichtung aus den glasbekleideten Energieleitern bestehenden 25 in ihrer einen Stellung voll ausgezogen und in ihrer Fasern gebildete Anordnung einer Temperatur aus- anderen Stellung strichpunktiert dargestellt ist,
gesetzt ist, welche ein Verschmelzen des Bekleidungs- Fig. 9 einen vergrößerten Querschnitt, entsprematerials der Fasern zur Folge hat, kennzeichnet sich chend der Schnittlinie 9-9 der F i g. 8,
gemäß der Erfindung dadurch, daß die aus dem Fig. 10 eine perspektivische Darstellung des in Glasrohr und den Fasern bestehende Anordnung pro- 30 Fig. 9 dargestellten Lichtkabels, wobei eine Scheibe gressiv von einem Längenabschnitt aus, der in der abgeschnitten dargestellt ist,

Nähe des geschlossenen Endes des Rohres liegt, zum Fig. 11 eine teilweise gebrochen dargestellte offenen Ende hin erhitzt wird und progressiv der zur Elektronenröhre, welche die Verwendung einer Anwendung gebrachte Druck- des Druckmediums Scheibe eines erfindungsgemäß hergestellten Lichtein Zusammenfallen des Rohres bewirkt und dadurch 35 kabeis zeigt.

die Zwischenräume zwischen den Fasern bzw. dem Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung

Rohr zusammengedrückt werden. von Licht leitenden Mosaikanordnungen, die, ein-

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen ander gegenüberliegend, eine Strahlung aufnehmende Herstellungsverfahren während des Erhitzungsvor- Fläche und eine Strahlung abgebende Fläche aufganges Luft und andere Gase durch Evakuieren des 40 weisen und aus einer Vielzahl verhältnismäßig landie Fasern umschließenden Glasrohres am offenen ger und dünner, Strahlungsenergie leitender Füh-Ende abgesaugt. Es ist ferner zweckmäßig, während rungsfasern bestehen, welche Seite an Seite nebendes Erhitzens und Zusammenschmelzens der Fasern einander liegen und sich von der einen Seite der die aus den Fasern und dem sie umgebenden Glas- Anordnung zur anderen erstrecken. Die die Strahrohr gebildete Anordnung in der Längsrichtung 45 lungsenergie führenden Fasern sind im wesentlichen zwecks Verringerung des Querschnittes auszuziehen. auf ihrer gesamten Länge miteinander verschmolzen,

Eine Anordnung zur Ausführung des erfindungs- und die gegenüberliegenden Stirnflächen der die

gemäßen Verfahrens kennzeichnet sich zweckmäßi- Strahlung führenden Fasern bilden «die Eintritts- bzw.

gerweise dadurch, daß in einer Ofenkammer Auf- die Austrittsfläche der Vorrichtung,

hängemittel vorgesehen sind, welche die aus dem 50 Eine solche, die Strahlungsenergie führende Vor-

Glasrohr und den Fasern bestehende Anordnung so richtung besteht aus einer Vielzahl optischer Fasern,

in der Ofenkammer anzuordnen gestatten, daß das welche die Lichtführung- bewirken und unabhängig

offene Ende des Rohres gegenüber der Kammer ab- voneinander Licht aufnehmen und von der einen

geschlossen ist und daß Mittel zum Einführen eines Fläche zur anderen Fläche leiten. Eine derartige

Druckmediums in die Kammer vorgesehen sind und 55 Faser 20 ist in F i g. 1 dargestellt und besteht aus

in der Kammer eine in der Längsrichtung beweg- einem Kern 22 aus einem Licht führenden Material,

liehe Erhitzungsvorrichtung vorgesehen ist, die, von welches einen verhältnismäßig hohen Brechungsindex

dem einen Ende ausgehend, progressiv eine Erhit- hat und von einer dünnen Umhüllung 24 aus einem

zung der aus dem Rohr und den Fasern bestehenden Material, welches einen niedrigen Brechungsindex

Anordnungen durchzuführen gestattet. 60 hat, umschlossen ist. Eine Licht reflektierende Zwi-

Die Erfindung ergibt sich beispielsweise aus der schenfläche 26 besteht zwischen dem Kern 22 und

nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Überzugsschicht 24. Licht, welches am einen

den Figuren, von denen zeigt Ende der Faser eintritt und auf die Zwischenschicht

F i g. 1 eine vergrößerte perspektivische Darstel- 26 mit einem Winkel fällt, der größer als der kriti-

lung einer Strahlungsenergie leitenden Faser, welche 65 sehe Winkel der Reflexion für die Zwischenschicht

für die Zwecke der Herstellung von Lichtkabeln ge- ist, wird wiederholt an der Zwischenschicht 26 reflek-

mäß der Erfindung geeignet ist, wobei nur der An- tiert und durch die Faser zum anderen Ende unter

fang und das Ende der Faser dargestellt ist, Ausnutzung von innerer Totalreflexion geleitet. Die

Faser 20 kann beispielsweise aus einem Kern 22 aus Lanthan-Flintglas von einem Brechungsindex von ungefähr 1,81 bestehen und einem Überzug 24 aus Borosilikatglas von einem Brechungsindex von 1,48 bestehen. Andere Glasarten für den optischen Kern und das Überzugsglas können sein Flintglas von einem Brechungsindex von 1,75 und Crown- oder Natronkalkglas von einem Brechungsindex von 1,52. Handelt es sich um Strahlungsenergien im Infrarotbereich, beispielsweise zwischen 800 und 1000 μ, so bann das den Kern bildende Glas ein Arsentrisulfidglas von einem Brechungsindex von ungefähr 2,47 sein, und das den Überzug bildende Glas kann ein Arsensulfidglas von 50 Gewichtsprozent Arsen und 50 Gewichtsprozent Schwefel sein, das einen Brechungsindex von 2,32 hat.

Aus Gründen der Klarheit sind die Fasern 20 als von großer Länge dargestellt, wobei nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl Fasern zu einem Bündel zusammengefaßt sind, welches ganz verschmolzen wird. Unter praktischen Verhältnissen ist der Durchmesser solcher Fasern nur wenige zehntel Millimeter und die Zahl der Fasern kann Hunderttausende im Querschnitt des Kabels sein.

Wenn jede zur Führung des Lichtes dienende Faser in der Querdimension nur wenige μ umfaßt, so wird es schwierig, einzelne Kernfasern 20 von so kleiner Größe zu verarbeiten. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, eine Vielzahl Fasern gleichzeitig bei der Verarbeitung zu einem Lichtkabel zu verwenden. Eine solche Vielzahl kann einen beliebigen Querschnitt haben und besteht aus einzelnen Kernfasern, die durch ein Material niedrigen Brechungsindex miteinander verschmolzen sind. Es ergibt sich auf diese Weise eine Vielzahl Lichtleiter eines Lichtkabeis. Ein aus einer Vielzahl Fasern bestehendes Bündel kann in der Weise zunächst hergestellt werden, daß eine gewünschte Anzahl verhältnismäßig starker Kernfasern einzeln nebeneinandergelegt und erhitzt und dann ausgezogen wird, so daß sich ein Bündel geringeren Querschnittes ergibt, dessen Fasern dann miteinander verschmolzen werden.

In F i g. 2 ist ein derartiges Bündel 20' gezeigt. Ein solches Bündel besteht aus einer Anzahl Licht leitender Kernfasern 22', die je von einem Material 24' geringen Brechungsindex überzogen sind. Jede Kernfaser 22' des Bündels 20' wirkt als ein Lichtleiter in dem Sinne, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Kern 22 der Faser 20 besprochen wurde. In der Figur ist das Bündel 20' als aus nur vier Kernfasern 22' bestehend dargestellt, wobei die Kernfasern 22' einen verhältnismäßig großen Querschnitt haben. Es ist jedoch offensichtlich, daß im Rahmen der Erfindung Bündel, bestehend aus einer sehr großen Anzahl Kernfasern 22' pro Flächeneinheit, zur Anwendung kommen. Die Kernfasern 22' sind in der Figur als von rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt dargestellt, es können jedoch auch andere, z. B. runde oder sechseckige Querschnittsformen Anwendung finden.

Beim Zusammensetzen eines aus einer Vielzahl Kernfasern bestehenden Bündels, die gemäß der Erfindung miteinander verschmolzen werden sollen, kann man entweder von einer einzigen Kernfaser 20 oder von einem Bündel 20' ausgehen. Es kann sich auch um glasüberzogene Kernfasern 22, 22' handeln, die aus einem geeigneten, elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Stahl oder einem Amalgam, bestehen, wenn es sich nicht darum handelt, eine Anordnung herzustellen, die eine optische Strahlung leitet, es sich vielmehr um eine zusammengeschmolzene Anordnung handeln soll, die elektrisch leitet. Die Fasern können auch rohrförmig sein, ohne daß die Kerne 22 bzw. 22' vorhanden sind und sich axiale Bohrungen durch die Fasern erstrecken.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fi g. 3 bis 10 je aus einem einzelnen Kern bestehende optische Fasern 20 gezeigt. Eine Anzahl Fasern 20 sind auf im wesentlichen gleiche Längen geschnitten und nebeneinander in einem Rohr 28 angeordnet, das beispielsweise ein Borosilikatglas sein kann. Die Fasern 20 bilden parallel nebeneinanderliegend ein Bündel innerhalb des Rohres 28 in einer solchen Menge, daß praktisch vollständig der Rohrquerschnitt ausgefüllt ist. Die Enden der Fasern 20 liegen angenähert glatt miteinander abschneidend.

Das Rohr 28 ist am einen Ende 30 verschlossen, und in der Nähe des verschlossenen Endes befindet sich das aus den Fasern 20 bestehende Bündel. Gemäß Fig. 3, 6 und 8 haben die Fasern 20 eine Länge, die beträchtlich geringer ist als die Länge des Rohres 28, so daß die Fasern, nachdem sie in das Rohr 28 eingebracht wurden, sich von dem geschlossenen Ende 30 des Rohres 28 über eine Länge erstrecken, die zweckmäßigerweise weniger als die Hälfte der Länge des Rohres 28 beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, das andere Ende 32 des Rohres 28 und die sich daran anschließenden Teile außerhalb der Temperaturzone zu halten, in der die Fasern 20 miteinander verschmolzen werden.

Gemäß F i g. 6 wird das das Faserbündel 20 enthaltende Rohr 28 vertikal in dem Ofen 34 angeordnet, wobei das Rohrende 32 sich nach unten erstreckt. Um das Bündel der Faser im oberen Teil des Rohres zusammenzuhalten und gleichzeitig zu verhüten, daß der untere, nicht ausgefüllte Teil des Rohres 28 bei der späteren Erhitzung sich eindrückt, ist ein starres Rohr 36 eng in das Rohr 28 eingepaßt, so daß es sich vom Ende 32 bis in die Nähe des Endes der Glasfasern 20 erstreckt. Das Rohr 36 besteht zweckmäßigerweise aus nichtrostendem Material, das einen Erweichungspunkt hat, der wesentlich oberhalb der höchsten zur Anwendung gelangenden Temperatur liegt. Zwei ineinanderpassende, in der Querrichtung sich erstreckende Stützen 38 und 40 sind am oberen Ende des Rohres 36 vorgesehen. Die Stützen 38 und 40 haben Absätze 42 und 44 und greifen in das Rohr 36 hinein und sitzen mit ihren Kanten auf der Oberkante desselben auf. Sie sind ferner so ausgebildet, daß sie ineinandergreifen und, rechtwinklig zueinander sich erstreckend, quer den Durchmesser des oberen Endes des Rohres 36 durchsetzen. Die oberen und die unteren Kanten der Stützen 38 und 40 schneiden glatt miteinander ab. Ein aus nichtrostendem Stahldraht bestehendes Gitter 46 liegt auf den oberen Kanten 48 und 50 der Stützen 38 und 40 auf und bildet ein Mittel, welches ein Verrutschen der Fasern 20 in dem Rohr 28 nach unten verhindert. Die Maschengröße des Gitters 46 ist geringer als der Querdurchmesser einer einzelnen Faser 20. Die Löcher des Gitters 46 machen es möglich, daß Gas aus dem Rohr 36 in die Zwischenräume zwischen den Fasern 20 hineindiffundieren kann bzw. aus den Zwischenräumen herausgesaugt werden kann.

An dem Rohr 28 ist in der Nähe des offenen Endes 32 ein Flansch 52 vorgesehen, zu dem Zweck der

Befestigung im Ofen 34. Der Flansch 52 ist an dem Rohr 28 in geeigneter Weise, beispielsweise durch eine Epoxyharzdichtung 54 und Schrauben 56 befestigt. Die Harzdichtung bewirkt einen drucksicheren Anschluß zwischen dem Rohr 28 und dem Flanschring 52, wobei die Schrauben 56 nur dem Zweck dienen, zu verhindern, daß das vorerweichte Epoxyharz herausläuft. Es kann an Stelle der Epoxyharzdichtung auch ein O-Ring verwendet werden.

Hinsichtlich des Ofens 34 zeigen die F i g. 5 bis 7 den rohrförmigen Hauptteil 58, an dessen Enden die Kragen 60 und 62 angeschweißt oder in einer anderen Weise befestigt sind. Deckelflächen 64 und 66 bilden an den beiden Enden des tragenden Rohres 58 den Verschluß und sind mit den Flanschen 60 und 62 durch die Schraubbolzen 68 verschraubt, welche in Schraublöcher 69 in den Flanschen 60 und 62 eingreifen. Da das Innere des Ofens 34 einem verhältnismäßig hohen Gasdruck ausgesetzt wird, haben die Deckel 64 und 66 übliche O-Ring-Dichtungen 70 und 72, damit eine druckdichte Verbindung mit den Flanschen 60 und 62 gewährleistet ist.
. Der Deckel 64 hat eine axiale Öffnung 74, durch welche das Rohr 28 herausgeführt ist. Ein Absatz 76 in der Öffnung 74 dient zur Aufnahme des an dem Rohr 28 vorgesehenen Flanschringes 52, wobei ein O-Ring 76 die Verbindung zwischen dem Deckel 64 und dem Flansch 52 druckdicht macht.

Der Flansch 52 ist an dem Deckel 64 mittels der Schraubplatte 78 befestigt, die wiederum am Deckel 64 durch die Schrauben 80 befestigt ist. Die Schrauben 80 greifen in Gewindelöcher des Deckels 64. Ein üblicher O-Ring 82 in der Platte 78 dichtet an der Unterseite des Flansches 52 ab. Auf diese Weise ist die Verbindung des Flanschringes 52 mit der Platte 78 vakuumdicht, so daß sich in dem Rohr 28 ein Vakuum erzeugen läßt. Aus Fig. 6 erkennt man, daß das untere Ende des abstützenden Rohres 36 auf der Oberfläche 84 der Befestigungsplatte 78 aufsteht, so daß eine Verschiebung des aus den Fasern 20 bestehenden Bündels im Rohr 28 verhindert ist. Die Platte 78 ist zentrisch auf der Öffnung 86 angeordnet, die mit dem Inneren des Rohres 28 in Verbindung steht. Es kann eine Gasleitung oder ein Schlauch zum Einführen eines Gases durch die Öffnung 86 in das Rohr 28 eingesteckt werden, so daß durch das Gitter 46 Gas in die Zwischenräume um die Fasern 20 herum bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eindifEundieren kann. Wenn Luft oder Gas aus dem Rohr 28 herausgesaugt werden sollen, wird eine Vakuumleitung 88, die an ihrem Ende einen Anschluß 90 aufweist gemäß Fig. 5 an die Platte 78 mittels Schrauben 92 angeschraubt. Auf diese Weise kann die Vakuumleitung 88 an die Öffnung 86 angesetzt werden und Luft und Gas aus dem Rohr herausgesaugt werden.

Im Inneren des tragenden Außenrohres 58 befindet sich gemäß Fig. 6 die Heizspirale94, die in Blöcken 96 aus hitzebeständigem Material angeordnet ist. Die Blöcke 96 wiederum sind gegenüber dem tragenden Rohr 58 durch eine Schicht 98 aus üblichem keramischem Fasermaterial für die Zwecke der Wärmeisolation isoliert. Die Blöcke 96, in denen die Heizspulen 94 angeordnet sind, sind in F i g. 6 der Übersicht halber nur im Querschnitt gezeigt, die Blöcke umschließen vollständig das Rohr 28, in welchem sich die Fasern 20 befinden. Die Heizspulen 94 sind an die Leiter 100 eines Kabels 102 angeschlossen. Dichtungsringe 104, die in der Dekkelplatte64 vorgesehen sind, bilden einen drucksicheren Verschluß des Kabels 102. Die Heizspulen 94 sind so angeordnet, daß sie sich durch den größten Teil des Ofens 34 zwischen den beiden Deckelflächen desselben erstrecken und eine verhältnismäßig lange zylindrische Heizkammer 105 bilden. Zwischen dem Deckel 64 und den Heizspulen 94 befindet sich in beträchtlicher Stärke wärmeisolierendes Material, um das untere herabhängende Ende des Rohres 28 gegenüber der hohen Temperatur der Heizkammer 105 zu schützen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die aus wärmeisolierendem keramischem Fasermaterial bestehenden Blöcke 106 durch die Bodenplatte 64 getragen, und die Blöcke sind übereinander angeordnet und bilden eine Wärmeisolation gewünschter Stärke. Die wärmeisolierenden Blöcke 106 haben in der Mitte Öffnungen 108, die koaxial zueinander liegen und durch

ao die das Rohr 28, in dem die zu verschmelzenden Fasern 20 vorgesehen sind, sich nach oben in die Heizkammer 105 erstreckt. Die Öffnungen 108 der Blöcke 106 haben einen derartigen Durchmesser, daß das Rohr 28 dicht hineinpaßt. Dadurch, daß auf diese Weise der untere Teil des Rohres 28 gegenüber den hohen Temperaturen der Heizkammer 105 abgeschirmt ist, wird das Dichtungsmaterial 54 zwischen dem Rohr 28 und dem Flansch 52 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in gutem Zustand gehalten. Es werden auch die O-Ringe 70, 76 und 82 gegenüber einem schädlichen Einfluß der hohen Temperaturen geschützt, so daß das unter Druck sich befindende Gas in der Kammer 105 des Ofens 34 nicht in das Rohr 38 eindringt. Es kann auch, unabhängig von dem Druck, der um das Rohr 28 herum erzeugt wird, ein geeignet gewähltes Gas oder Vakuum in das Rohr 28 eingeführt werden. Wenn das Rohr 28 gemäß Fig. 6 vollständig in den Ofen eingeführt ist, so befindet sich der die Fasern 20 enthaltende Raumteil in der Mitte zwischen den Enden der geheizten Kammer 105.

Oberhalb der geheizten Kammer 105 befinden sich Blöcke 110 und 112 aus üblichem wärmeisolierendem keramischem Fasermaterial. Der Block 110 hat eine mittlere Öffnung 114, die etwa den vollen Durchmesser des Heizraumes 105 hat, und dieser Block sitzt auf der oberen Kante des Isolationsmaterials 98 und des aus hitzebeständigem Stoff bestehenden Blockes 96. Ein wärmeisolierender Block 112 zusammen mit einem plattenförmigen Distanzierstück 116 liegt auf der Oberkante des wärmeisolierenden Blockes 110 auf. Der Teil 116 dient dem Zweck, den mittleren Teil des Blockes 112 zu tragen, der eine Wärmeisolation zwischen der Heizkammer 105 und dem oberen Ende des Rohres 58 des Ofens bewirkt. Auf diese Weise sind der O-Ring 72 und die anderen den Zwecken der Druckdichtung dienenden Teile des Deckels 66 gegenüber dem schädlichen Einfluß der hohen Temperaturen der Heizkammer 105 geschützt. Der isolierende Block 112 kann in dem Rohr 58 verhältnismäßig leicht nach oben bewegt werden, wenn die Säule 58 von dem Ofen getrennt werden soll, nachdem der Deckel 66 von dem Flansch 62 abgenommen wurde.

Um zu verhindern, daß das Außenrohr 58 und damit das Äußere des Ofens 34 sich übermäßig erhitzt durch die durch die wärmeisolierenden Teile 98, 106, 110 und 112 hindurchdringende Wärme, ist ein

Rohr 118 um das Außenrohr 58 gewickelt und zweckmäßigerweise auf dasselbe hart oder sonstwie aufgelötet. Das wendelförmig gewickelte Rohr 118 überdeckt praktisch vollständig die Hauptlänge des Rohres 58, und ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, zirkuliert durch das Rohr 118 unter Anwendung einer nicht dargestellten Umwälzpumpe, wenn der Ofen 34 in Betrieb ist.

Hat eine Erwärmung auf die Erweichungstemperatur stattgefunden, so neigt die aus dem Glasrohr 28 und den Fasern 20 bestehende Anordnung dazu, sich zu verformen und zusammenzusacken, insbesondere in dem oberen Teil, der nicht durch das Rohr 36 abgestützt wird, und dementsprechend ist eine Vorrichtung in dem Ofen 34 vorgesehen, die auf das Rohr 28 eine nach oben gerichtete Zugkraft ausübt. Diese Vorrichtung besteht aus einem in der Vertikalrichtung sich erstreckenden Stab 120, der durch den Deckel 66 in den Ofenraum 105 hineinragt und auch den Isolierblock 112 und das Distanzierstück 116 durchsetzt. Öffnungen 122 und 124 sind in dem Block 112 und dem Teil 116 vorgesehen, so daß der Stab 120 dieselben frei durchsetzt. Das obere Ende des Stabes 120 ist in der Achsrichtung gleitfähig in dem Flansch 126 gelagert, der in die Öffnung 128 des Deckels 66 hineinragt. Der Flanschteil 126 und die Öffnung 128 sind so bearbeitet, daß der Flanschteil 126 dicht im Deckel 66 abschließt, und einige Schrauben 130 halten den Flanschteil 126 in seiner richtigen Lage. In dem Flanschstück 126 sind Dichtungsringe 132 vorgesehen, die die Stange 120 mit Druck umschließen, so daß sich eine drucksichere Dichtung an dem Stab 120 ergibt, während derselbe nach wie vor sich frei in Achsrichtung bewegen kann.

An dem unteren Ende des Stabes 120 ist ein gegabelter Teil 134 vorgesehen, dessen Gabelzinken . unter den Knopf 138 greifen, der am oberen Ende des Rohres 28 vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Knopf 138 aus Glas und ist mit dem Rohr 28 verschmolzen. Eine Zugkraft wird auf das Rohr 28 dadurch ausgeübt, daß an der Stange, beispielsweise durch ein Gewicht und einen über Rollen geführten Draht 140, gezogen wird. Der Draht 140, der an seinem einen Ende am oberen Ende der Stange 120 befestigt ist, läuft über die Rollen 142 und 144. Das Gewicht 146 ist am anderen Ende des Drahtes 140 befestigt und so gewählt, daß es die gewünschte Zugkraft auf das Rohr 28 ausübt, wenn die Stange 120 in dem Flanschteil 126 beweglich ist. Wenn das Rohr 28 und die Glasfasern 20 gegenüber Verbiegen ohne wesentliche Längenänderung geschützt werden soll, wird eine Stellschraube 148 gegen die Stange 120 geschraubt. Eine geeignete Zugkraft, die die aus dem Rohr 28 und den Fasern 20 bestehende Vorrichtung bei der Verarbeitung dehnt und verengt, kann dadurch ausgeübt werden, daß die Stellschraube 148 gelöst wird und ein Gewicht geeigneter Größe an das freie Ende des Drahtes 140 angehängt wird. Es kann auch stattdessen das freie Ende des Drahtes 140 an die Seiltrommel eines Motors angeschlossen werden und dadurch ein Zug auf das Rohr 28 und die umschlossenen Fasern 20 ausgeübt werden.

Das Rohr 28 und die Fasern 20 werden zunächst auf eine geregelte Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Glassorten erhitzt, zu dem Zweck, die Fasern für die nachfolgende Verschmelzung vorzubereiten. Hierfür dienen die Heizspulen 94. Während des nachfolgenden Verschmelzens der Fasern 20 wird indessen intensivere Hitze verwendet und auf den Teil 28 des Rohres, welcher die Fasern 20 enthält, vom einen Ende her ausgeübt. Dies wird dadurch bewirkt, daß eine verschiebbare Heizvorrichtung 150 innerhalb der Ofenkammer 105 vorgesehen ist. Die verschiebbare Heizvorrichtung 150 verschiebt sich in der Kammer 105 in der Längsrichtung von einer Stellung nahe des unteren Endes der Kammer

ίο 105 bis zu einer Stellung am oberen Ende.

Die Heizvorrichtung 150 besteht aus elektrischen Heizspulen 152, die in Blöcken 154 aus hitzebeständigem Material angeordnet und zwischen den beiden ringförmigen Stirnplatten 156 und 158 eingeklemmt sind. Die Heizwicklungen 152 und ihre tragenden Blöcke 154 sind von einem verhältnismäßig dünnwandigen, aus Blech bestehenden Mantel 159 umschlossen, wobei die gesamte Anordnung durch Verbindungsstangen 160, von denen eine in den F i g. 6 und 8 gezeigt ist, zusammengehalten wird. Die Bauteile der Heizvorrichtung 150 bestehen aus einem Material, welches ohne Formänderung die verhältnismäßig hohen Temperaturen verträgt, die zum Schmelzen des Glases erforderlich sind.

Die Heizwicklungen 152 und die zugehörigen aus Isoliermaterial bestehenden Blöcke 'sind nur im Schnitt gezeigt; unter praktischen Verhältnissen sind sie so ausgebildet, daß sie zylindrisch die innere Heizkammer 162 umgeben. In der Kammer 162 kann sich das Rohr 28 frei in der Längsrichtung bewegen, wobei ein hinreichender Abstand gewahrt ist, wenn das Heizelement über das Rohr 28 gesenkt wird.

Die Heizvorrichtung 150 ist in der Heizkammer 105 ungefähr koaxial zu dem Rohr 28 durch Rohre 164 geführt, von denen jedes Rohr sich durch die obere Platte 156 erstreckt. Die Röhre 164 sind an die Platte 156 hart angelötet oder mit derselben verschraubt. Bei der in den F i g. 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsform sind drei derartige Rohre 164 vorgesehen, und jedes Rohr 164 durchsetzt den Isolierblock 112 und die Deckelplatte 66. Außerhalb des Ofens 34 sind die Enden der Rohre 164 mit der dreieckigen Platte 167 verbunden, welche die Rohre 164 parallel zueinander im Abstand hält. Die Rohre 164 durchsetzen hinreichend weite Öffnungen 166 in dem Isolierblock 112 und Buchsen 168 in dem Deckel 66. Die Buchsen 168 im Deckel 66 enthalten Dichtungsringe 170, welche mit Druck gegen die Rohre 164 wirken und auf diese Weise eine Abdichtung bewirken, jedoch eine Längsbewegung der Rohre in den Buchsen 168 des Deckels zulassen.

Elektrische Heizwicklungen 152 sind in dem Heizelement 150 vorgesehen und an eine elektrische Stromquelle mittels Leitungen 172 angeschlossen, die sich durch die Rohre 164 erstrecken. Die Öffnungen in den Röhren 164 sind verschlossen, so daß komprimierte Luft oder komprimierte Gase nicht austreten können und einen Überdruck in dem Ofen 34 bilden können.

Das Heizelement 150 wird in der Kammer 105 des Ofens 34 durch Betätigung einer Spindel 174 verschoben, welche mit ihrem Schraubengewinde die Platte 167 durchsetzt. Am unteren Ende der Spindel 174 befindet sich eine Lagerstelle 176, die von einer Konsole 178 getragen wird, welche an dem Deckel 66 befestigt ist. Eine nach der Seite sich erstreckende Antriebsvorrichtung 180 wird durch einen üblichen umsteuerbaren elektrischen Motor 182 unter Anwen-

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dung eines Getriebes 184 angetrieben, zu dem Zweck, die Spindel 174 zu drehen. Wird die Spindel 174 in der einen Richtung gedreht, so erfolgt ein Senken der Heizvorrichtung ISO; eine Drehung der Spindel 174 im anderen Drehungssinn bewirkt ein Anheben der Heizvorrichtung 150 im Ofen 34.

Gemäß der Erfindung wird das aus den Fasern 20 gebildete Bündel in dem Rohr 28 bis zur Schmelztemperatur erhitzt, und zwar progressiv vom einen Ende zum anderen, und es wird auf dieser Temperatur eine Zeitspanne gehalten, die hinreichend ist, daß sämtliche Fasern des Bündelquerschnittes miteinander verschmelzen. Da das Faserbündel eine beträchtliche Dicke hat, sein Durchmesser beispielsweise 2,5 bis 4 cm oder mehr beträgt, werden die außenliegenden Fasern des Bündels notwendigerweise früher auf die Schmelztemperatur erhitzt als die im Innern des Bündels liegenden Fasern. Um sicherzustellen, daß die Erhitzung bis zur Schmelztemperatur bis zu den innersten Fasern des Bündels eindringt und ein minimaler Temperaturgradient in der Schweißzone sich ergibt, damit sichergestellt wird, daß sämtliche Fasern des Bündelquerschnittes zum Schmelzen kommen, hat die Erhitzungskammer 162 der Heizvorrichtung eine derartige Länge und wird bis über das untere Ende des die Fasern 20 enthaltenden Rohres hinaus gesenkt, damit sich eine möglichst gleichmäßige Erhitzung der Fasern des Bündels bis mindestens zur Schmelztemperatur über den gesamten Bündelquerschnitt ergibt, bevor diese Querschnittstele aus der Heizvorrichtung austreten. Es hat sich gezeigt, daß ein aus Fasern bestehendes Bündel von einem Durchmesser von ungefähr 4 cm die besten Resultate liefert, wenn eine Heizvorrichtung 150 verwendet wird, deren Heizkammer ungefähr 20 cm lang ist und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,8 cm pro Minute bewegt wird. Unter praktischen Verhältnissen wird das aus den Fasern bestehende Bündel auf eine Temperatur vorgeheizt, die nur wenige 100° C niedriger ist als die tatsächliche Schmelztemperatur, wobei diese Vorerhitzung durch die Heizwicklung 94 der Kammer 105 erfolgt, bevor es auf die verhältnismäßig hohe Schmelztemperatur in der Kammer 162 der Heizvorrichtung 150 erhitzt wird.

Die Kammer 105 des Ofens 34 ist druckdicht verschlossen und kann auch unter Vakuum gesetzt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuum in der Kammer 105 während einer Phase des Herstellungsvorganges erzeugt, und in einer folgenden Arbeitsphase wird ein Überdruck in der Kammer 105 hergestellt. Zu diesem Zweck ist eine Luftleitung 186 mittels eines Nippels 188 mit dem Deckel 66 verbunden, so daß sich durch die Öffnung 190 eine Verbindung mit dem Inneren des Ofens 34 ergibt. Die Luftleitung 186 kann nach Wahl entweder an eine Druckluftquelle angeschlossen werden, die einen Überdruck in der Kammer 105 erzeugt, oder an eine Vakuumpumpe, die die Kammer 105 zu evakuieren gestattet. Es ist offensichtlich, daß eine zweite ähnliche Luftleitung an dem Deckel 66 vorgesehen sein kann, wenn es erwünscht ist, eine ständige Verbindung der einen Luftleitung mit einer Druckluft liefernden Anordnung und eine andere mit einem Vakuumsystem zu bewirken. In einem solchen Fall sind Ventile in jeder Leitung vorgesehen, so daß das eine Ventil geschlossen werden kann, während das andere geöffnet ist und die Verbindung mit dem Inneren des Ofens 34 bewirkt. Es kann auch die Luftleitung 186 und gegebenenfalls eine zweite derartige Leitung an dem Außenrohr 58 oder dem Deckel 64 und nicht dem Deckel 66 vorgesehen sein.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Fasern 20 so gut wie möglich gereinigt, bevor sie oder nachdem sie in das Rohr eingebracht wurden, indem ein Ausspülen mit einem sehr reinen Lösungsmittel, beispielsweise

ίο Äthylalkohol, vorgenommen wird. Dies kann in der Weise erfolgen, daß das aus den Fasern bestehende Bündel eingetaucht oder durchtränkt wird mit dem Lösungsmittel, bevor es in das Rohr 28 ©ingebracht wird; es kann auch das Faserbündel in dem Rohr 28 mit dem Lösungsmittel durchspült werden. Nach dem Reinigen und Einbringen der Fasern 20 in das Rohr wird die in F i g. 3 dargestellte Anordnung mit dem abstützenden Rohr 36, den Stützen 38 und 40, dem Gitter 46 und dem Flanschteil 52 zusammen aufwärts in den Ofen 34 durch die Öffnung 74 des Deckels 64 eingebracht. Es wird dann die Befestigungsplatte 78 am Deckel 64 mittels der Schrauben 80 befestigt, so daß die gesamte Anordnung, wie zuvor erörtert wurde, zusammengehalten wird. Während der Deckel 66 und der Block 112 noch nicht am oberen Ende des Ofens 34 aufgesetzt sind, wird das gegabelte Ende 134 der Stange 120 unter den Knopf 138 am oberen Ende 'des Rohres 28 eingehakt. Hierbei läuft der Draht 140 durch die Öffnung 124 der Platte 116, die Öffnung 122 des Isolierblockes 112 und die Öffnung 126 des Deckels 66. Der Draht 140 wird benutzt, um die Stange 120 durch die Öffnungen 124 und 122 zu fädeln, wenn die Platte 116 und der Block 112 wieder auf den Ofen 34 aufgesetzt werden.

Der Deckel 66 wird dann auf das obere Ende des Ofens 34 aufgesetzt, wobei der Deckel die bewegliche Heizvorrichtung 150 und deren Bewegungsmechanismus mitführt. Der Draht 140 dient wiederum dazu, die Stange 120 durch die Buchse 126 zu führen, ohne daß der gabelförmige Teil 134 von dem Knopf 138 abgenommen werden muß. Nachdem der Deckel 66 aufgebracht ist, wird der Draht 140 über die Rollen 142 und 144 gelegt, und das Gewicht 146 übt die gewünschte Zugkraft auf die Stange 120 aus.

Das Verarbeitungsverfahren der aus den Fasern und dem Rohr bestehenden Anordnung beginnt, während die Heizvorrichtung 150 in der Heizkammer 105 die in F i g. 8 strichpunktierte Stellung hat.
Bei der erfindungsgemäßen Verarbeitung der Faser und des Rohres werden die Temperaturen und die Dauer der Erhitzungszyklen und die Drücke und anderen Faktoren entsprechend dem Durchmesser und der Anordnung und den Erweichungseigenschaften des Glasmaterials der Fasern und des Rohres gewählt.

Die nachfolgenden Daten geben ein Beispiel für die Verarbeitung einer Anordnung, deren Gesamtdurchmesser ungefähr 4 cm betrug und die aus einem äußeren Rohr 28 aus Borosilikatglas besteht, dessen Littleton-Erweichungspunkt ungefähr bei 79O⁰C liegt; es fanden Fasern 20 Anwendung, wobei das Kernmaterial 22 einen Brechungsindex von 1,81 hatte und aus Lanthan-Flintglas bestand, dessen Littleton-Erweichungspunkt ungefähr bei 69O⁰C liegt, während der Überzug 24 einen Brechungsindex von 1,48 hat, aus Borosilikatglas besteht und einen Littleton-Erweichungspunkt von ungefähr 710⁰C hat. Die Glasfasern 20 und das Glasrohr 28 wurden

so ausgewählt, daß sie gleiche bzw. miteinander verträgliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Ohne Anwendung eines Druckunterschiedes des Innenraumes bzw. Außenraumes des Rohres 28 wurde die aus den Fasern und dem Rohr bestehende Anordnung durch die Heizspulen 94 auf eine Temperatur zwischen 425 und 485° C während einer Zeitspanne zwischen einer halben Stunde und einer Stunde gebracht, um die verbrennbaren Staubteilchen und anderen organischen Rückstände auf den Fasern zu oxydieren. Um die Oxydation der organischen Bestandteile zu fördern, wurde Sauerstoff in das Rohr 28 während des Erhitzungszyklus durch den Schlauch 192 und die Öffnung 86 eingeblasen. Nach Verlassen des Schlauches 192 diffundiert der Sauerstoff aufwärts durch die Öffnungen des Gitters 46 in die Zwischenräume zwischen den Fasern 20.

Wenn der vorstehende Arbeitszyklus beendet ist, werden absorbierte und adsorbierte Feuchtigkeit und Gase aus den Glasfasern 20 und dem Rohr 28 ausgetrieben. Dies geschieht dadurch, daß die Temperatur in der Kammer 105 bis kurz unterhalb der Schmelztemperatur des die Fasern bildenden Glases gesteigert wird, d. h. auf 585 bis 600° C für eine Zeitdauer von drei Stunden gesteigert wird. Während dieser Zeitspanne wird durch Anwendung von Vakuum das noch restlich im Rohr 28 vorhandene Gas entfernt. Um das Vakuum in dem Rohr 28 zu erzeugen, wird der Schlauch 192 entfernt und statt dessen die Vakuumleitung 88 an die Öffnung 86 mittels des Ansatzstückes 90 an die Platte 78 angesetzt, vgl. Fig. 5.

Bei dieser erhöhten Temperatur ist das Rohr 28 bereits in einem erweichten Zustand und hat normalerweise die Tendenz, infolge des herrschenden Druckunterschiedes, der sich durch das Auspumpen ergibt, einzufallen. Dieser Druckunterschied wird jedoch im vorliegenden Fall dadurch ausgeglichen, daß in der Kammer 105 ein Vakuum erzeugt wird, das dem innerhalb des Rohres 28 erzeugten Vakuum entspricht. Zu diesem Zweck kann die Luftleitung 186 verwendet werden.

Durch Beseitigen des Druckunterschiedes an dem Rohr 28 wird die Neigung des Einfallens des Rohres 28 und des Verschließens der Zwischenräume zwischen den Fasern 20 vermieden, so daß das Vakuum in dem Rohr 28 in wirksamer Weise die unerwünschten Gase von den Fasern 20 entfernt.

Es ist bekannt, daß Glas unerwünschte Gase abgibt, wenn eine Erhitzung bis nahe der Schmelztemperatur stattfindet. Durch Erhitzen der Glasfasern 20 auf eine der Schmelztemperatur naheliegende Temperatur werden derartige Gase entfernt, und es wird auch verhindert, daß sich während der anschließenden Verfahrensschritte wiederum Gasniederschläge ergeben.

Nach dem Entgasen der Fasern 20 wird die Temperatur in der Kammer 105 so weit reduziert, daß das Rohr 28 wieder fest bzw. weniger zähflüssig wird, so daß, wenn ein hoher äußerer Druck von außen zur Einwirkung auf das Rohr 28 zwecks Verschmelzens der Fasern zur Einwirkung gebracht wird, das Rohr durch diesen Überdruck so lange nicht einfällt, bis es relativ schnell auf die Schmelztemperatur der Fasern 20 progressiv längs seiner Länge erhitzt wird. So findet ein zonenweises Verschmelzen statt, wobei der Übergang von dem noch nicht verschmolzenen Abschnitt zu dem verschmolzenen und zusammengedrückten Abschnitt des Rohres und der Fasern

sich abrupt über einen verhältnismäßig kurzen Längenabschnitt der Anordnung ergibt, wie in den F i g. 6 bis 8 bei 192 angedeutet ist. Wenn progressiv das Rohr und die Fasern zusammengedrückt werden, werden Gase, welche noch nicht entfernt worden sind und infolge der Steigerung der Temperatur über die zuvor angewendete Entgasungstemperatur hinaus freigemacht werden, aus den Räumen zwischen den Fasern herausgedrückt.

Bei dem Verschmelzungsvorgang wird die Temperatur in der Erhitzungskammer 162 der beweglichen Heizvorrichtung 150 über die Schmelztemperatur der Glasfasern 20, die etwa 738° C betrug, gesteigert, und es wird die Heizvorrichtung 150 langsam über das Rohr 28 und die Glasfasern 20 von der oberen Stellung in der Ofenkammer 105 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 2,5 cm/min bewegt. Gleichzeitig wird ein Druck von 16,5 kg/cm² von außen auf das Rohr 28 zur Einwirkung gebracht und ein verhältnismäßig hohes Vakuum von ungefähr 1 · 10~³ mm Hg im Inneren des Rohres 28 erzeugt.

Aus den vorstehend angegebenen Littleton-Erwei-

chungspunkten der beispielsweise verwendeten Glassorten ergibt es sich, daß es wünschenswert ist, wenn das Material des Rohres 28 einen etwas höheren Erweichungspunkt hat als die Glasfasern, so daß die Glasfasern ihre Schmelztemperatur etwas früher annehmen, als das Rohr 28 in der Übergangszone 192 einzufallen beginnt. Um ferner sicherzustellen, daß ein vollständiges Verschmelzen sämtlicher Glasfasern 20 im gesamten Querschnitt der aus dem Rohr und den Glasfasern bestehenden Anordnung sich ergibt, ist die Erhitzungsvorrichtung 150 so ausgebildet, daß sie eine hinreichende Länge hat und progressiv die zusammengedrückten Teile des Glasrohres und der Glasfasern bei ihrer Schmelztemperatur einige Minuten lang nach erfolgtem Zusammenpressen und Verschmelzen hält. Es ist ferner zu beachten, daß der verhältnismäßig große Druckunterschied des äußeren Druckmittels am Rohr 28 zusammen mit dem im Rohr 28 erzeugten Vakuum einen unter Druck erfolgenden Einschnürungsvorgang zur Folge hat, wobei ein hoher Kontaktdruck sich an den einander berührenden Flächen der Fasern 20 ergibt, wobei' Zwischenräume beseitigt werden und ein vollständiges Verschmelzen erfolgt. Ein Querschnitt der sich ergebenden zusammengeschmolzenen aus dem Rohr 28 und den Fasern 20 bestehenden Anordnung ist in F i g. 9 gegeben.

Zu allen Zeitpunkten des vorstehend beschriebenen Herstellungsvorganges verhindert die Stange 120 ein Verbiegen oder eine Klumpenbildung der aus dem erweichten Rohr 28 und den Fasern 20 bestehenden Anordnung. Da sich jedoch Längenänderungen der Anordnung infolge des Zusammendrükkens der Fasern während des unter Druck erfolgenden Schmelzungsvorganges ergeben, ist es zweckmäßig, daß auf die Anordnung ein nach oben gerichteter Zug ausgeübt wird. Dieser Zug sollte so bemessen werden, daß die Fasern parallel zueinander gehalten werden. Andernfalls können sich Knickungen der Fasern ergeben. Es ist zu beachten, daß die aus dem Rohr 28 und den Fasern 20 bestehende Anordnung durch entsprechende Wahl des am freien Ende des Drahtes 140 zur Anwendung gebrachten Gewichtes oder durch entsprechende Wahl der von einer Seiltrommel eines Motors ausgeübten Zugkraft ausgezogen werden kann.

Wenn die Heizvorrichtung 150 in der Kammer 105 bis unterhalb des die Fasern enthaltenden Teiles des Rohres 28 gesenkt wurde, findet ein Nachglühen der aus dem Rohr 28 und den Fasern 20 bestehenden verschmolzenen Anordnung statt. Dieses Nachglühen wird in der Weise ausgeführt, daß allmählich die Temperatur in der Kammer 105 mit einer Geschwindigkeit von V2⁰ C pro Minute von einer etwas oberhalb der Glühtemperatur liegenden Temperatur (595° C) des Glases der Glasfasern bis zu der Verfestigungstemperatur von 130⁰C des die Fasern überziehenden Glases gesenkt wird. Danach wird die zusammengeschmolzene Anordnung mit beliebiger Geschwindigkeit auf eine Temperatur abgekühlt, die das Herausnehmen aus dem Ofen 34 gestattet.

Nach Herausnehmen aus dem Ofen 34 wird der die Fasern enthaltende Teil des Rohres 28 abgeschnitten oder in anderer Weise von dem unteren Teil des Rohres 28 entfernt, und die in Fig. 10 dargestellte Anordnung kann quer in Scheiben oder zo Platten geschnitten werden, deren obere und untere Fläche einen gewünschten Winkel haben können, vorzugsweise aber senkrecht zur Längsachse der Fasern 20 gerichtet sind. Eine derartige Scheibe 196 ist in Fig. 10 gezeigt und kann in. eine Kathodenstrahlröhre oder eine ähnliche Elektronenröhre, die unter Vakuum gehalten werden soll, als ein die optische Strahlung führendes Fenster eingeschmolzen werden.

Wenn es sich um eine Kathodenstrahlröhre mit einer derartigen Fensterplatte handelt, so kann der äußere Rohrteil 28 der Platte 196 beispielsweise durch Ätzen in Säure oder Schleifen entfernt werden; es kann diese Wand jedoch auch erhalten bleiben und gemäß Fig. 11 mit der Glaswandung der Kathodenstrahlröhre verschmolzen werden. Die in Fig. 11 dargestellte Kathodenstrahlröhre 198 hat eine Gefäßwandung 200, in die das scheibenförmige Element 196 so eingeschmolzen ist, daß die Kanten der Gefäßwandung 200 stumpf angeschmolzen sind. Das scheibenförmige Element 196 trägt an der inneren Seite 204 eine Fluoreszenzschicht 202, auf die die Kathodenanordnung 206 einen Kathodenstrahl richtet. Auf diese Weise wird in üblicher Weise auf der Schicht 204 ein Bild erzeugt. Die Glasfasern 20 erhalten das Licht von entsprechenden Teilen des Lichtbildes, und ein großer Teil dieses Lichtes wird durch die Elemente 196 geleitet, so daß sich ein Lichtbild in Mosaikform an der Fläche 208 der Röhre 198 ergibt. Handelt es sich bei der Erfindung um elektrisch leitende Fasern an Stelle der Glasfasern 20, so wird ein elektrisches Bild auf der Fläche 204 erzeugt, ohne daß dabei eine Fluoreszenzschicht 202 an der Innenseite zur Anwendung gelangt, während auf der Fläche 208 das elektrische Bild entsteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer verschmolzenen Anordnung zur Energieleitung, insbesondere zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem eine Mehrzahl langgestreckter, dünner, mit Glas bekleideter Energieleiter in der Längsrichtung in ein am einen Ende geschlossenes und am anderen Ende offenes Glasrohr eingebracht wird und an dessen Außenseite ein Druckmedium zur Einwirkung gebracht wird, während die durch das Glasrohr und durch die aus den glasbekleideten Energieleitern bestehenden Fasern gebildete Anordnung einer Temperatur ausgesetzt ist, welche ein Verschmelzen des Bekleidungsmaterials der Fasern zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Glasrohr (28) und den Fasern (20) bestehende Anordnung progressiv von einem Längenabschnitt aus, der in der Nähe des geschlossenen Endes (30) des Rohres (28) liegt, zum offenen Ende (32) hin erhitzt wird und progressiv der zur Anwendung gebrachte Druck des Druckmediums ein Zusammenfallen des Rohres (28) bewirkt und dadurch die Zwischenräume zwischen den Fasern (20) bzw. dem Rohr (28) zusammengedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzungsvorganges Luft und andere Gase durch Evakuieren des Rohres (28) am offenen Ende (32) abgesaugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schmelzen des die Fasern (20) umschließenden Glasmaterials die aus dem Rohr (28) und den Fasern (20) bestehende Anordnung gleichmäßig über den größten Teil ihrer Länge auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der auf den Glasfasern (20) bestehende organische Reste oxydiert werden, und daß ein Gas in das Rohr (28) vom offenen Ende (32) her zwecks Unterstützung der Oxydation eingeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzens und Zusammenschmelzens der Fasern (20) die aus den Fasern (20) und dem Rohr (28) gebildete Anordnung in der Längsrichtung zwecks Verringerung des Querschnittes gezogen wird.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ofenkammer (105) Aufhängemittel (120, 134) vorgesehen sind, welche die aus dem Glasrohr (28) und den Fasern (20) bestehende Anordnung so in der Ofenkammer (105) anzuordnen gestatten, daß das offene Ende (32) des Rohres (28) gegenüber der Kammer (105) abgeschlossen ist und daß Mittel (186) zum Einführen eines Druckmediums in die Kammer (105) vorgesehen sind und in der Kammer (105) eine in der Längsrichtung bewegliche Erhitzungsvorrichtung (150) vorgesehen ist, die, von dem einen Ende ausgehend, progressiv eine Erhitzung der aus dem Rohr (28) und den Fasern (20) bestehenden Anordnung durchzuführen gestattet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen so ausgebildet ist, daß das Innere des Glasrohres (28) evakuierbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Erhitzungsmittel (94) an der Wandung der Ofenkammer (105) vorgesehen sind, durch welche die aus dem Rohr (28) und den Fasern (20) bestehende Anordnung gleichmäßig über den größten Teil ihrer Länge erhitzt werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (182)

zum Ausziehen der in dem Ofen angeordneten, aus dem Rohr (28) und den Fasern (20) bestehenden Anordnung vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern (20) unter Anwendung entsprechender Halterungsmittel (38, 40) in dem an das verschlossene Ende (30) des Glasrohres (28) angrenzenden

Rohrteil angeordnet sind und das Glasrohr (28) etwa doppelt so lang wie der von den Fasern (20) eingenommene Raum ist und die Glaswandung des von den Glasfasern (20) nicht abgestützten Raumteiles des Rohres (28) durch ein in dem Glasrohr (28) angeordnetes, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl bestehendes Rohr (36) abgestützt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen