DE2653836A1

DE2653836A1 - Maschine zum ziehen optischer fasern

Info

Publication number: DE2653836A1
Application number: DE19762653836
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Imoto; Masao Sumi; Gyozo Toda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-11-27
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1977-06-08
Also published as: DE2653836B2; US4101300A

Description

PATENTANWALTtH
SCHIFF v. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

POSTADREGSfS: D-S MÜNCHEN 95, POSTFACH 95 O1 SO

HITACHI, LTD. 26. November 1976

DA-12 355

Maschine zu.m Ziehen optischer Fasern

Die Erfindung betrifft eine Ziehmaschine, in der ein Optikfaser-Rohling (der Einfachheit halber nachstehend als Rohling bezeichnet) mittels einer Heizeinrichtung erhitzt wird. Ein Ende des Rohlings wird in geschmolzenem Zustand gezogen und zu einer optischen Faser ausgedünnt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Ziehmaschine zur Herstellung einer optischen Faser mit vorbestimmtem, gleichförmigem Ader™ durchmesser.

Die Forschungen über optische Fasern haben innerhalb mehrerer Jahre rasch zugenommen und die Technologie hat einen Stand.erreicht, bei dem eine Veröffentlichung nach der anderen über Beispiele erfolgreicher Herstellungsversuche für optische Fasern mit sehr niedrigen Übertragungsverlusten von einigen dB/ km geschrieben wurden. Mit der Erforschung derartiger niedriger tibertragungsverluste entstand ein Bedarf an breitbandigen, optischen Übertragungsleitungen, problemlosen Verbindungen zwischen optischen Fasern und so weiter. Einer der Hauptgesichtspunkte bei der Breitbandigkeit, den Verlusten der Verbindung, usw. ist die Gleichförmigkeit des Aderdurchmessers

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der optischen Faser. Die Gleichförmigkeit des Aderdurchme&sers der optischen Faser hangt jedoch von der Ziehmaschine der optischen Faser ab.

Eine bekannte Ziehmaschine für derartige optische Fasern ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Rohling 1 mit einem Außendurchmesser D wird mit konstanter Geschwindigkeit ν einem von einer Heizquelle 2 beheizten Heizrohr 3 zugeführt. Das aufgeheizte und geschmolzene eine Ende des Rohlings 1 wird ausgezogen und auf einer Trommel 6 aufgev?ickelt. Ein von einer Motorsteuerung 8 geregelter Motor(nicht dargestellt) treibt die Trommel 6 an. Die mit konstanter Geschwindigkeit v^ ausgezogene optische Faser 9 wird so aufgenommen, daß ein vorbestimmter Wert d ihres Außendurchmessers eingehalten wird.

Der Aderdurchmesser der optischen Faser 9 wird von einem Detektor 4 erfaßt und von einer Durchmessermeßeinrichtung 5 angezeigt. Sofern Schwankungen des Aderdurchmessers der optischen Faser 9 auftreten, wird der Aderdurchmesser über ein analoges Ausgangssignal der Durchmesser-Meßeinrichtung 5 geregelt. Das Ausgangssignal wird an eine Steuerschaltung 7 abgegeben, in der es mit einer dem vorbestimmten Aderdurchmesser entsprechenden Bezugsspannung verglichen wird. Das sich ergebende Ausgangssignal der Steuerschaltung 7 wird auf eine Motorsteuerung 8 zurückgekoppelt, die die Aufnahmegeschwindigkeit v- der Trommel 6 ändert.

um zur Erfindung zu gelangen, mußten die bekannten Verfahren von unterschiedlichen Gesichtspunkten aus studiert werden und es mußte der Mechanismus von Durchmesserschwankungen erforscht werden. Hierbei wurde erkannt, daß die Einflußfaktoren der Durchmesserschwankungen im wesentlichen in die beiden folgenden Gruppen eingeordnet werden können:

1. Schwankungen der Schmelztemperatur des Rohlings, die sich aus Änderungen eines LuftStroms A ergeben, der durch das

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Innere des Heizrohrs 3 nach oben strö.it. Diese Schwankungen beruhen somit auf Störungen.

2. /Uiüerimgen im Außenclurchrciesser des Rohlings.

Insbesondere die Änderungen des Aderdurchmsssers aufgrui.d des Faktors 1 treten während des Ziehvorgangs häufig auf. Diese Durchrassserschwankungen bötragen + einige Prozent bis + einige Io S. Darüberhinaus liegt die Seitkonstante der Durchmesserschwankungen in der Größenordnung von Sekunden. Selbst wenn der Aderdurchmesser durch Ändern der Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel geregelt wird, ist es schwierig, Durchmesser-Schwankungen unter + 2 bis + 3 % zu bringen.

Sofern der Außendurchmesser des Rohlings um etwa +3,5 % schwankt, steigen die Schwankungencfes Aderdurchmessers auf etwa + 7 % selbst dann an, '.renn der Ader durchmesser herkömmlich geregelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum Ziehen optischer Fasern anzugeben, die die Nachteile, die sich aus dem Gesichtspunkt 1 bei herkömmlichen Maf5chinen ergeben, vermeidet. Die Maschine soll aber nicht nur die Schwierigkeiten des Gesichtspunkts 1 sondern, falls erforderlich, auch die Schwierigkeiten des Gesichtspunkts 2 gleichzeitig meistern können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß durch eine Maschine zum Ziehen optischer Fasern gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine das Vorderende eines Rohlings der optischen Faser schmelzende Heizeinrichtung, eine die optische Faser aus dem geschmolzenen Vorderende des Rohlings ziehende Ziehvorrichtung und eine Einrichtung, die entlang der äußeren ümfangsfläche des geschmolzenen Vorderendes des Rohlings einen Gasstrom führt bzw. strömen läßt.

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Darüberhinaus kann die erfindungsgemäßo Ziehmaschine auch Regeleinrichtungen für den Ädert or chute ss or aufweisen, die die Strömungsgeschwindigkeit bsw. die Darchsatsmenge des Gases und/oder die Auszic-hgeschwindigkeit der optischen Faser in Abhängigkeit von Durchmesserschwankungen der optischen Faser regeln.

Die Heizeinrichtung für den Rohling kann als Widerstandsheizung, Induktionsheizung, Knallgasheizung oder auch als Kohlensäuregäs-Laserheizung, usw. axisgebildet sein. Die Heizeinrichtung muß jedoch in jedem Fall den Rohling auf Schmelztemperatur erhitzen können. Besteht z.B. der Rohling aus einem Material der Quarzserie, so muß Ihn die Heizeinrichtung auf 185o C bis 22oo C, vorzugsweise 195o C erhitzen können.

Zum Ausziehen der optischen Faser wird vorzugsweise eine mit vorfoestimrater Drehzahl sich drehende Tro?nmel benutzt. Die Trommel kann die optische Faser aufnehmen und wird üblicherweise durch einen Motor gedreht.

Im folgenden soll die Einrichtung näher erläutert werden, die das Gas entlang der äußeren ümfangsflache des geschmolzenen Teils des Rohlings strömen läßt. Diese Einrichtung wird nachfolgend als Gasvorhanggerät bezeichnet. Das Gasvorhanggerät besteht vorzugsweise aus einem sehr hitzebeständigen Material, wie z.B. Quarzglas, Glas mit hohem Silikatanteil, Keramik und rostfreiem Stahl. Das Gasvorhanggerät weist ein ringförmiges Rohr mit einer Vielzahl öffnungen an seiner inneren Urafangswand auf. Das Gas wird dem ringförmigen Rohr über eine Gaszuleitung zugeführt. Der Rohling tritt ohne den Ring zu berühren in diesen ein, wobei das ringförmige Rohr in einem ungeschmolzenen Teil des Rohlings etwas oberhalb. des geschmolzenen Teils angeordnet ist. unterhalb des geschmolzenen Teils des Rohlings kann ain weiteres Gasvorhang-

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gerät angeordnet sein, so daß die ausgezogene optische Faser entlang der Achse des Rohlings durch das weitere Cnsvorhanggerät hindurch austritt. Der innere Ringdurchmosser des erstgenannten ringförmigen Rohrs ist größer als der Außendurchmesser des Rohlings, so daß der Rohling auch beim Einsetzen in den Ring das Rohr nicht berührt. Das letztgenannte ringförmige Rohr ist ebenfalls so gestaltet, daß es die optische Faser nicht berührt, üblicherweise sind beide ringförmigen Rohre gleich ausgebildet. Sofern mittels einer Widerstandsheizung oder einer Brennerheizung erhitzt wird, ist vorzugsweise ein Heizrohr vorgesehen, das die Außenseiten einss Teils des Rohlings und eines Teils der ausgezogenen optischen Faser umschließt. Ist das Heizrohr in dieser Weise angeordnet*, kann das Gasvorhanggerät (bzw. die Geräte) oberhalb des Heizrohrs oder oberhalb und unterhalb des Heizrohrs vorgesehen sein. Die Größe der öffnungen des ringförmigen Rohrs kann frei gewählt werden, solange das Gas im wesentlichen gleichförmig gegen die äußeren ümfangsflächen des Rohlings und der optischen Faser geblasen wird. Dementsprechend können die öffnungen auf der Innenseite des ringförmigen Rohrs auch durch Schlitze ersetzt sein.

Als Gas wird ein Inertgas, wie z.B. N, oder Ar, ein oxidierendes Gas wie z.B. O₂, CO₂ und Luft, oder ein oxidierendes Gas, welches ein Reaktionsgas zur Bildung eines Glasfilms(z.B. O₂ mit SiCl₄) enthält, verwendet werden. Wenn ein reagierendes Gas verwendet wird, so wird auf der Oberfläche des Rohlings oder der optischen Faser gleichzeitig mit dem Ziehvorgang ein Schutzfilm gebildet oder es wird zusätzlich dotiert, wodurch der Brechungsindex der Oberflächenschicht eingestellt werden kann. Im allgemeinen wird jedoch N₂, Ar, usw. bevorzugt, da hierdurch eine Verschlechterung der Transparenz der Außenfläche des Rohlings vermieden wird, die Lebensdauer des Heizrohrs nicht verkürzt wird usw.

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Die Durchsatzmenge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des Gases das entlang der Außenfläche des geschmolzenen Teils des Rohlings entlanggeführt wird, soll wenigstens so groß sein, daß Luftströmungen, die von unten entlang der Außünflache strömen, unterdrückt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden Stroms liegt maximal bei 1-3 l/min. Eine bevorzugte Strömungsgeschwindigkeit des Gases liegt deshalb bei wenigstens 1 1/rain.. Auswirkungen sind jedoch bereits zu beobachten, wenn die Strömungsgeschwindigkeit bei etwa o,5 l/min, liegt. Die obere Grenze der Strömungsgeschwindigkeit des Gases ist durch den Beginn einer turbulenten Strömung des Gases gegeben. Die Strömungsgeschwindigkeit bei der die Gasströmung turbulent wird, ist verschieden und hängt von den Abmessungen und den Formen des Rohlings, der Heizeinrichtung usw. ab. Sie liegt z.B. bei etwa 35o l/min., wenn der Rohling einen Durchmesser von 8 mm hat und das Heizrohr der Heizeinrichtung 26o mm lang ist und einen Durchmesser von 19 mm be- sitzt. Bei Rohlingen und Heizeinrichtungen mit derartigen Abmessungen und Formen kann somit die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zwischen o,5 bis 35o l/min, eingestellt sein. Liegt jedoch die Strömungsgeschwindigkeit über etwa 2o l/min., so zeigt sich eingewisser Sättigungseffekt, da die Gasströmung die Wärme abtransportiert und die Ausgangsleistung der Heizeinrichtung erhöht werden müßte. Im allgemeinen reichen deshalb Strömungsgeschwindigkeiten des Gases unterhalb etwa 2o 1/ min. aus. Da die Strömungsgeschwindigkeit des nach oben gerichteten Stroms, wie bereits erwähnt, 1 bis 3 l/min, erreichen kann, liegt ein bevorzugter Bereich der Gasströmungen bei 1 - 2o l/min, und insbesondere bei 3 - 2o l/min.

Wenn zwei Gasvorhanggeräte am oberen bzw. am unteren Ende vorgesehen sind, sollte die gesamte Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Gases wenigstens so groß sein, daß der Luftstrom (d.h. der nach oben strömende Luftstrom)

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durch die aus dera oberen und dem unteren Gasvorhanggeräters austretenden Gas ströme unterdrückt warden.

Üblichervvelse strömt das aus clerc Gasvorhanggerät austretende Gas sowohl nach oben als auch nach unten. Dementsprechend ist bei einem im ungeschnolnenen Teil des Rohlings angeordneten Gasvorhanggerät das nach unten austretende. Gas wirksam, da es an den geschmolzenen Teilen des Rohlings vorbeitritt und die aufsteigende Strömung unterdrückt. Das nach oben abströmende Gas ist nicht sehr wirksam; es verhindert aber das Vermischen der äußeren Luft mit dem nach unten ausströmenden Gas. Sofern unterhalb das Rohlings ein Gasvorhanggerät vorgesehen ist, unterdrückt der nach unten ausströmende Gasstrom den aufsteigenden Strom, während das nach oben ausströmende Gas am geschmolzenen Teil des Rohlings vorbeitritt und die Temperatur dieses Teils stabilisiert. Für eine übliche Gestaltung reicht es jedoch aus, wenn die Differenz zwischen der nach unten abströmenden Gasiaenge des oberen Gasvorhanggeräts aus der nach oben ausströmenden Gasmenge des unteren Gasvorhanggeräts größer ist als die Durchflußmenge des aufsteigenden Stroms. Sofern lediglich das obere Gasvorhanggerät vorgesehen ist, reicht es natürlich aus, daß die nach unten abströmende Gasmenge den Durchsatz der nach oben gerichteten Strömung übersteigt. Werden unter derartigen Gesichtspunkten die Ausströmöffnungen für das Gas am inneren Umfang des ringförmigen Rohrs so gestaltet, daß das Gas hauptsächlich entweder nach oben oder nach unten abströmen kann, so kann ein Teil der benötigten Gasmenge eingespart werden.

Zum Regeln des Aderdurchmessers der optischen Faser kann eine Regeleinrichtung vorgesehen sein, die die Ausziehgeschwindigkeit der optischen Faser entsprechend denDurchmesserSchwankungen regelt. Diese Regeleinrichtung kann herkömmlich ausgebildet sein und den vorstehend erläuterten Einrichtungen entsprechen. Als Detektor zum Erfassen des Ader-

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ORIGINAL INSPECTED

durchmessers wird vorzugsweise ein optischer, koxrtaktloser Detektor verwendet.

Wird jedoch cbr Aderdurchmesser nach der obanstehend erläuteren Methode durch Ändern der Auszugsgeschwindigkeit v_f der optischen Paser geregelt, so wird beim Ziehvorgang eine Zugkraft auf die optische Faser ausgeübt, die sich mit der Geschwindigkeit y- ändert und zu Streuungen der mechanischen Festigkeit der optischen Faser führt. Sofern eine Heizquelle mit einer weiten Temperaturverteilungsbreite benutzt wird, wird die Länge des geheizten und geschmolzenen Teils des Rohlinrg groß, womit auch die Zeitkonstante mit der die Durchmesse rschwankungen auf eine sprunghafte Änderung der Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel folgen, groß wird.

In Fällen, in denen viele Schwankungen des Außeridurchmessers des Rohlings innerhalb kurzer Zeit aufeinanderfolgen, summieren sich oftmals die Schwankungen der Zugfestigkeit der Zugspannung auf der optischen Faser, so daß der Durchmesserfehler im stetigen Zustand anwächst. Dürchmesserschwankungen sind deshalb nur sehr schwer mit hoher Genauigkeit zu regeln. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, kann die Durchsatzmenge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des entlang der Außenfläche des geschmolzenen Teils des Rohlings fließenden Gasstroms entsprechend den Durchmesserschwankungen der optischen Faser verändert werden.

Zu diesem Zweck wird der Aderdurchmesser der optischen Faser mittels eines Durchmesserdetektors erfaßt. Der erfaßte West wird von einer Durchmessermeßeinrichtung als Spannungsoder als Stromwert angezeigt, während das Ausgangssignal der Meßeinrichtung einer Steuerschaltung zuführbar ist, die es mit einer einem vorbestimmten Aderdurchmesser entsprechen-. den Bezugsspannung vergleicht. Ein bei dem Vergleich erhaltenes Ausgangssignal der Steuerschaltung wird einer öffnungs-

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-η.

und Schließ-Eir-heit für ein zum Gasvoi-hanggerät gehörendes Ventil zugeführt, t-jodurch dieses betätigt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird hierdurch so geändert, daß der Äderdurchmesser der optischen. Faser konstant gehalten wird. ft Ls Durchir.essordatektor können, die ituch zum Regeln der äusziehgeschwindigkeit der optischen Faser bei bekannten Maschinen verwendeten Geräte benutzt werden. Geeignet ist z.B. eine Lasor-Durctassssermeßeinrichtung, wie sie von Anritsu Electric Co., Ltd. (Tokyo, Japan) hergestellt wird. Dar Detektor dieser Durchmesser-Meßeinrichtung arbeitet kontaktfrei. Sofern die Strömungsgeschwindigkeit des Gases vergleichsweise gering ist, wird sie verkleinert, wenn der Aderdurchrrtesser zu klein wird (d.h. die Ader zu fein wird) und sie wird vergrößert, wenn der Aderdurchmesser zu groß wird (die Ader also zu dick geworden ist). Ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases vergleichsweise groß, so wird sie umgekehrt wie oben geändert.

Der erste Fall ergibt sich üblicherweise, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases kleiner als 6 l/min, ist; der letztgenannte Fall tritt ein, wenn sie oberhalb 9 l/min, liegt. Da sich diese Werte jedoch abhängig vom Durchmesser des Rohlings, der Heiztemperatur, der Ofenlänge, dem Ofendurchmesser, usw. ändern können, werden diese Werte vorzugsweise unter jeweils geeigneten Bedingungen experimentell bestätigt. Zwischen den beiden Strömungsgeschwindigkeiten des Gases (hier zwischen 6 l/min, und 9 l/min.) existiert ein Bereich, in dem der Durchmesser der optischen Faser selbst bei Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases nicht erheblich beeinflußt wird. Dieser Bereich der Strömungsgeschwindigkeit sollte bei Steuerung des Durchmessers der optischen Faser durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases vermieden werden.

Die Steuerschaltung, die den Spannungs- oder Stromwert, welcher dem Aderdurchmesser der optischen Faser ent-

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spricht, mit dem Besugswert, welche?: dem vorbestimmten Äderdurchmesser entspricht, vergleicht und, wenn die beiden Werte sich unterscheiden ein der Differenz entsprechendes Ausgangssignal abgibt, kann als herkömmliche Schaltung _t wie sie zum Vergleich derartiger Spannungen oder Ströme benutzt wird, ausgebildet sein.

Schwankt der Außendurchmesser des Rohlings um beispielsweise +3,5 % bei Herstellung einer optischen Faser, deren Durchmesser durch Regeln der Strömungsgeschwindigkeit des Gases konstant gehalten wird, so muß die Gasströmungsgeschwindigkeit um etwa + 4oo l/h geändert werden. Die Gasströmungsgeschwindigkeit muß zu Beginn so eingestellt sein, daß zu der Menge von 4oo l/h zusätzlich eine Durchsatzmenge Gas zugeführt wird, die zur Unterdrückung von Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen ausreicht. Andernfalls würde bei einer Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases um beispielsweise -4oo l/h entlang des geschmolzenen Teils des Rohlings kein Gas mehr strömen, wodurch eine Durchmesserregelung unmöglich würde. Die Regelung derartig großer Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen des Gases mit hoher Genauigkeit ist jedoch schwierig. Deshalb wird Gas mit einer feststehenden Strömunsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge und Gas für die Regelung an der Außenfläche des geschmolzenen Teils des Rohlings in getrennten, voneinander unabhängigen Wegen entlanggeführt. Das Gas mit feststehender Strömungsgeschwindigkeit (z.B. 55o l/h) wird über eine erste Gasleitung einem Gasmischer zugeführt, während das Gas für die Regelung über eine weitere Gasleitung in den Gasmischer eintritt. In der weiteren Gasleitung befindet sich das Ventil der öffnungs- und Schließ-Einrichtung. Die beiden Gase werden vermischt und die Mischung wird dem Gasvorhanggerät zugeführt. Bei einer derartigen Konstruktion ist die Strömungsgeschwindigkeit des zu steuernden Gasstroms vergleichsweise klein, womit die obenstehend erläuterten Schwierigkeiten vermieden werden.

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Vv'snn die mit einem oder mehreren Gasvorhanggar£ten und den verschiedenen Einrichtungen zum Regeln der Gasströmung ausgerüstete Maschine zum Ziehen optischer Fasern darüherhinau3 auch noch mit einer herkömmlichen Regeleinrichtung für die A'assiehgesch:.^rindigkait der optischen Faser versehen ist, kann der Durchmesser der optischen Faser selbst bei Verwendung von Rohlingen mit sehr großen Schwankungen das AuSendurehmessers, beispielsweise bsi Verwendung von kegelförmigen Rohlingen ohne weiteres konstant gehalten werden.

Im folgenden soll dia Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden, und swar zeigt:

Fig. 1 eine erläuterte Darstellung der Konstruktion einer bekannten Maschine zum Ziehen optischer Fasern;

Fig. 2 und 4 Diagramme mit den Temperaturverteilungen in einem Heizrohr der bekannten Maschine zum Ziehen optischer Fasern;

Fig. 3, 5 und 6 Diagramme mit den Durchmesserschwankungen von auf der bekannten Maschine hergestellten optischen Fasern;

Fig. 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b und 9c

jeweils Ausfuhrungsformen von Gasvorhanggeräten gemäß dieser Erfindung;

Fig. 1o eine erläuternde Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Maschine zum Ziehen optischer Fasern;

Fig. 11 und 12 Diagramme mit den Temperaturverteilungen in einem Heizrohr des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine;

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Fig. 13a bis 13f Diagramme mit den Durchmesserschwankurigen optischer Fasern, die mittels des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine hergestellt wurden;

Fig. 14a.und 14b Diagramme mit den■Durchmesserschwankungen der optischen Faser bei Änderung der Faser-Aufna.hinegesehwindigkeit in der bekannten Faser-Siehmaschine;

Fig. 14c ein Diagramm mit den Durchmesserschwankungen der optischen Faser bei einer Änderung der Faseraufnahmegeschwindigkeit im Äusführungsbaispiel der erfindungsgemäßen Faserziehmaschine;

Fig. 15 eine erläuternde Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Maschine zum Ziehen optischer Fasern;

Fig. 16 urrd 17 Durchmesserschwankungen der auf der bekannten Maschine hergestellten optischen Fasern, wenn ein Rohling Schwankungen seines Außendurchmessers aufgewiesen hat;

Fig. 18 und 2o jeweils erläuternde Darstellungen weiterer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Maschinen zum Ziehen optischer Fasern;

Fig. 19 ein Diagramm mit den DurchmesserSchwankungen einer optischen Faser, die ohne die Durchmessersteuerung in der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faserziehmaschine hergestellt wurde;

Fig. 21 und 22 Diagramme mit den Temperaturverteilungen im Heizrohr des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Faserziehmaschine;

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Fig. 23 ein Diagramm mit den Durchmesserschwankungen einer optischen Faser, die durch abgestuftes Ändern der Strömungsgeschwindigkeit eines Gases in der Ausführungsform der erfindungsgeniäßen Faser ziehmaschine hergestellt wurde;

Fig. 24 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwisch&n den Durchmesserschwankungen und den Strömungsgeschwindigkeiten des Gases für eine auf der erfindungsgeraäßen Faserziehmaschine hergestellte optische Faser zeigt;

Fig. 25 ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases das Zeitintervall zeigt, in dem der infolge einer Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases geänderte Faserdurchmesser bei einer erfindungsgemäßen Faser— ziehmaschine in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt ;

Fig. 26 und 27 Diagramme, die die DurchraesserSchwankungen von optischen Fasern zeigen, die auf erfindungsgemäßen Faserziehmaschinen aus Rohlingen mit Schwankungen des Außendurchmessers hergestellt wurden; *

Fig. 28 und 29 jeweils erläuternde Darstellungen von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Maschinen zum Ziehen optischer Fasern; und

Fig. 3o ein Schaltdiagramm einer in der erfindungsgemäßen Faserziehmaschine verwendbaren Steuerschaltung.

Fig. 2 zeigt eine Temperaturverteilung in Längsrichtung des Heizrohrs 3 der bekannten Maschine zum Ziehen optischer Fasern. Das Heizrohr 3 hat einen Innendurchmesser von 19 mm

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und eine Länge von etwa 27o mm und v/ird durch den Heizer 2 geheist. In Fig. 2 sind auf der Abszissenachse Positionen im Heizrohr 3 und auf der Osrdinateriachse Temperaturen dargestellt. Das vorgeformte Material (Quarzglas), nachfolgend als Rohling 1 bezeichnet, hat einen 7-oißandurchmesser von 8 nun und wird in das Heizrohr 3 mit einer Wandergeschwindigkeit ν = 7,1 mm/min, eingeführt. Die optische Faser 9 wird von der Trommel 6 mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von v,- ~ 38 n/min, aufgenommen. Als Ergebnis wurden für die optische Faser Durchmessereigenschaften nach Fig. 3 erhalten. Die DurchmesserSchwankungen betrugen in diesem Fall +7,1 %. In der obenstehend erläuterten Fig. 3 und in den nachstehend erläuterten Fig. 5 und 6 sind Änderungen des Aderdurchmessers d der optischen Faser dargestellt, wobei die optische Faser nach rechts bewegt wurde. In jedem dieser Diagramme sind auf der Abszissenachse Stellungen auf der optischen Faser und auf der Ordinatenachse Aderdurchmesser d der Faser dargestellt.

Es treten jedoch DurchmesserSchwankungen von mehr als + 1o % selbst dann auf, wenn sich die Luftströmung um die Maschine nur geringfügig ändert. Dies kann der Fall sein, wenn eine Bedienungsperson in der Nachbarschaft der Maschine während des Ziehvorgangs arbeitet und diese Person nahe an der Maschine vorbeigeht. Die Durchmesserschwankungen traten in diesem Fall nahezu stufenförmig auf. Die Steuerung konnte deshalb nicht zufriedenstellend arbeiten und dementsprechend konnten keine Durchmesserschwankungen kleiner als + 5 % erreicht werden.

um den Luftstrom im Heizrohr 3 so weit wie möglich zu verringern, wurde der obere Teil des Heizrohrs 3 mit einer Abdeckung aus hitzebeständigera Material, insbesondere Schamotte, verschlossen, deren Innendurchmesser (8,5 mm) im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Rohlings war. Die für diesen Fall erhaltene Temperaturverteilung in Längsrieh-

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tung des Heizrohrs 3 χάχ. in Fig. 4 dargestellt, deren Abszissenachne und Ordinatenachse mit Fig. 2 übereinstiruat. Die Durchmessereigenschafton der optischen Faser wurden mit dem gleichen Meßverfahren wie in Fig. 3 gemessen? es ergaben sich die Eigenschaften nach Fig. 5» Die Durchmesserschwankurigen bc--rrugen im stetigen Zustand + 5,5 % und waren somit kleiner als im Fall nach Fig. 3, bei dent ohne Abdeckung gearbeitet wurde.

Wie bei a in Fig. 5 dargestellt ist, berührte der Rohling jedoch die Abdeckung und vibrierte geringfügig, so daß sich eine Durchmesserschwankung aufgrund einer Luftstroraänderung ergab. Selbst v/enn das Heizrohr zur Verringerung von Änderungen des Luftstroms mit einer oberen Abdeckung versehen ist, treten somit nachteilige, nadeiförmige, plötzliche Schwankungen des Aderdurchmessers auf, die die Steuerung des Aderdurchmessers ebenso schwierig gestalteten wie im Fall nach Fig. 3.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel experimenteller Ergebnisse, die bei der Analyse des Durchmesserschwankungsverhaltens in Abhängigkeit von Änderungen des Luftstroms erhalten wurden. Die Äbhängigkeitseigenschaften der DurchmesserSchwankungen traten während des Ziehens der optischen Faser bei Verwendung einer Abdeckung aus hitzebeständigem Material an einem Punkt b auf. Die Figur zeigt, daß der Aderdurchmesser im Moment des öffnens der Abdeckung plötzlich um mehr als 11o % schwankte und erst nach mehr als 2 Minuten auf seinen stetigen Wert zurückkehrte.

Bei herkömmlichen Ziehmaschinen kann es oftmals aufgrund von Änderungen der Luftströmung im Heizrohr 3 zu Schwankungen der Schmelztemperatur am Vorderende des Rohlings und zu Durchmesserschwankungen der Stufenform kommen, so daß eine Durchmesserregelung unterhalb + einiger

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Prozent schwierig ist.

Wie bereits obenstehend erläutert ist, wurde'erkannt, daß Schwankungen der Schmelztemperatur von Änderungen der Luftströmung im Heisrohr, insbesondere am Vorderencle des Rohlings, herrühren. Die Temperatursctwankungen verursachen andererseits scharfe Durchmesserschwankungen der optischen Faser die, wenn eine derartige Schwankung erfolgt ist, mehrere Minuten benötigen, bevor der Aderdurchmesser auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt. Nachteilig ist weiterhin, daß die Regelung des Aderdurchmessers bei plötzlicher Änderung des Lufts tr obis schwierig ist.

Ziel der Erfindung ist es in erster Linie, die Nachteile dieser herkömmlichen Maschinen zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist das oben beschriebene Gasvorhanggerät vorgesehen, das die Änderungen des Luftstroms im Bereich des Vorderendes des Rohlings der optischen Faser verhindert und so auf diese Weise einerseits Durchmesserschwankungen verringert und andererseits die Regelung des Durchmessers bei Schwankungen der Beschickung, z.B. bei Schwankungen des Außendurchmessers des Rohlings, erleichtert.

Während im nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiel als Heizeinrichtung ein Heizrohr verwendet wird, so kann die Ziehmaschine auch andere Heizeinrichtungen, z.B. unmittelbare Heiζeinrichtungen, etwa Laserlicht verwendende Heizeinrichtungen enthalten.

Die Fig. 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b und 9c zeigen jeweils Beispiele von GasVorhanggeräten gemäß der Erfindung. Die Gasvorhanggeräte bestehen vorzugsweise aus einem in hohem Maß hitzebeständigen: Material, wie z.B. Quarzglas, Glas mit hohem Silikaanteil, Keramik und rostfreiem Stahl. Im folgenden ,soll die Verwendung von Quarzglas erläutert werden. Die Fig. 7a, 8a und 9a zeigen Draufsichten, die Fig. 7b,

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8b und 9b cine! Ssitennchnitte xxnd Fig. 9c zeigt eine Bodenansieht. Die $:?.hl 1o bezeichnet ein ringförmiges Rohr, welches auf seiner Innenseite- 8 bis 16 Löcher 12 mit etwa 2 mm Durchmesser aufweist. Der Innendurchmesser Ψ des Rings ist um so viel größer gewählt als der Außcndurchmesser eines Rohlings, so daß diener in keinem Fall berührt. Radiale, gestrichelte Lini .i auf der Oberseite und der Unterseite der jeweiligen Ziusführungsi'orm bezeichnen die Stellung der Löcher.

Mit 11 ist eine Gasleitung bezeichnet. Das über die Gasleitung 11 zugeführte Gas wird im wesentlichen glei~hförmit durch die Löcher 12 ausgeblasen; es wird gegen den Außenumfang des Rohlingsund der optischen Faser geblasen .Die Größe der Löcher 12 kann beliebig gewählt sein, sofern das Gas im wesentlichen gleichförmig gegen die äußeren ürafangsflächen de3 Rohlings und der optischen Faser geblasen wird. Die Löcher können demantsprechend auch durch Schlitze ersetzt sein.. Weiterhin können die Löcher so angeordnet sein, daß das Gas voir. oberen Teil des rinförmigen Rohrs 1o nach unten und/oder vom unteren Teil des ringförmigen Teils 1o nach oben ausgeblasen wird. Im Gasvorhanggerät nach Fig. 1o ist der Durchmesser eines Lochs 17 in der oberen Oberfläche etwas größer gewählt als der Aussendurchmesser des Rohlings, während der Innendurchmesser des Rings 17' in der unteren Fläche noch größer ist, so daß der größere Teil des Gases nach unten strömt.

Ausführungsbeispiel 1;

Fig. 1o zeigt eine erläuternde Darstellung der Konstruktion eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ziehmaschine mit Gasvorhanggerät. Das Gasvorhanggerät dieser Ausführungsform ist lediglich oberhalb des Heizrohrs 3 vorgesehen. Die Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11 des Gasvorhanggeräts zugeführten Gases ist so gewählt, daß

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eine von anten her in das Reisrohr 3 eintretende Lüftetrömung 13 unterdrückt wird., Ein Teil des aus d&i\ Löchern des Gasvorhanggeräta ausgeblasenen Gaaes tritt, wie durch Pfeile 14' dargestellt, nach oben hin aus, während der andere Teil, wie durch Pfeile 14 dargestellt, innerhalb des Heizrohrs 3 nach unten strörat. Wird die Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11 des Gasvorhanggeräts zugsführtcn Gases erhöht, so kann das Ausmaß der Unterdrückung des innerhalb des Haisrohrs 3 nach oben geblasenen Luftstroms 13 erhöht und die Teraperaturverteilung in Längsrichtung des Heizrohrs 3 abgestuft nach unten verschoben werden.

Die Fig. 11 und 12 zeigen Ergebnisse von Messungen tatsächlicher Temperaturverteilungen in Längsrichtung des Heizrohrs 3 bei Flußgeschwindigkeiten des Gases in der Gasleitung von 5o l/h.bzw. 25o l/h. Als Gas wurde N₂~Gas verwandt. In den Figuren ist auf der Abszissenachse die Stellung im Heiz- rohr 3 und auf der Ordinatenachse die Temperatur angegeben. Bei Vergleich der Fig. 11 und 12 wird deutlich, daß sich die Temperaturverteilung mit zunehmender Flußgeschwindigkeit des Gases zum unteren Teil des Heizrohrs 3 hin verschiebt.

Nachfolgend sollen die Eigenschaften der Durchmesserschwankungen optischer Fasern erläutert werden, die auf der erfindungsgemäßen Faserziehmaschine nach Fig. 1o hergestellt wurden.

Die Fig. 13a bis 13f zeigen Beispiele der Durchmessereigenschaften optischer Fasern für Flußgeschwindigkeiten" des Gases (N₂-GaS) in der Gasleitung des Gasvorhanggeräts von 5o, 1oo, 15o, 2oo, 25o und 45o l/h. Der Aussendurchmesser D und die Vorschubgeschwindigkeit ν des Rohlings betrugen 8 mm bzw. 7/1 mm/min. Jede der Fig. 13a bis 13f sowie der nachstehend noch erläuterten Fig. 14a bis 14c zeigt einen Fall, bei dem die optische Faser nach links bewegt wurde. In diesen Figuren ist auf der Abszissenachse die Position auf der opti-

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sehen Paa sr und auf der Grdinafcenachse der Aderdurchiaesscr d der Faser aufgetragen.

Aus diesen Messungen folgt, äaf- eine Vergrößerung C.or StrcVaungsgcKchwiridicrlce-it des Gases die Durchmesserschvanlnin- cj'.-^a ein wenig vergrößert. Die-5-3 Tatsache kann so gedeutet v;erden, daß die Menge des Innerhalb das Heisrohrs 3 nach unten strömenden Gases größer wird als der nach oben geblasene Luftstrom, ^s umgekehrt; zu Schwankungen der Schrcolsteraporatur führt. Auf jeden Fall sind jedoch die erhaltenen Ergebnisse offensichtlich besser r.ls die Ergebnisse bei herkömmlichen Faserziehmaschinen. Darüberhinaus ^rarde sichergestellt, daß die Schwankungen des Ziderdurchmessers von optischen^ Fasern unabhängig von Störungen, wie 2» B. der Vibration des Rohlings aufgrund seiner Berührung mit der Abdeckung oder Änderungen im Luftstrom stets klein bleiben.

Neben einer Verringerung der Schwankungen des Aderdurchmessers hat die erfindungsgemäße Fasarziehmaschine den Vorteil, daB sie sich besonders gut zur Regelung des Aderdurchmesseri: eignet. Dies soll nachfolgend erläutert werden.

Eine Forderung bei der Regelung von Schwankungen des Aderdurchmessers durch Ändern der Aufnahmegeschwindigkeit ν_£ der Trommel 6 mittels der in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung ist, daß die Aderdurchmesser-Charakteristik so rasch wie möglich auf Änderungen der Geschwindigkeit v_f anspricht. Meßergebnisse der Ansprech-Charakteristik der bekannten Maschine und der erfindungsgemäßen Ziehmaschine sind in den Fig. 14a bis 14c dargestellt.

Die Fig. 14a und 14b zeigen die Durchmesser-Ansprechcharakteristik bei einer sprunghaften Änderung der Aufnahmegeschwindigkeit v_f der bekannten Ziehmaschine. Die Fig. 14a zeigt den Fall für ein Heizrohr ohne obere Abdeckung und Fig. 14b zeigt den Fall mit oberer Abdeckung des Heizrohrs.

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ORlGfNAL IiSlSPECTED

Fig» 14c wurde bei einer erfindungsgamäfien Siehmaschine nach Fig. 1o bei Anwendung der la Fig. 12 dargestellten Temperatur verteilung des Heisrohrs ermittelt. In de". Fig. 14a bis T4c bezeichnet F eine Gleichspannung, die. dosn die Troir^aGl antreibenden Gleichstrommotor zugeführt vrarde. Dia Äufruthmsgeschwißcligköit der Trommel änderte eich im wesentlichen proportional sur Spannung V^.

Die ErgebBisse dieser tatsächlichen Massungen zeigen für den Fall nach Fig. 14a, --daß'die Schwankungen des Äderdur chutes sers su groß sind, obwohl die Ansprechzeit des Aderdurchrcessers kurz ist. Im Fall der Fig. 14b ist, obwohl₍die Durclurtesserschwankungen klein sind, die Durchmesser-Ansprechzeit etwa das 1,5-Fache dex~ Ansprechzeit nach Fig. 14a. Demgegenüber ist im erfindungsgemäßen Fall nach Fig. 14c die Durchmesser-Ansprechzeit am kürzesten und die Schwankungen des Aderdurchmessers sind klein. Damit kann der Aderdurchmesser leicht geregelt werden. Die Schwankungen des Aderdur ehmess er s der optischen Faser können unterhalb + 1 % gehalten werden·

Ausführungsbeispiel 2;

Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform einer Maschine zum Ziehen optischer Fasern, bei der oberhalb und unterhalb des Heizrohrs 3 Gasvorhanggeräte 15 bzw. 15* angeordnet sind. In diesem Fall wird, wie auch aus der Erläuterung des Ausführungsbeispiels 1 folgt, die Differenz zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11 des oberen Gasvorhanggeräts 15 zugeführten, nach unten strömenden Gases und der Strömunsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11' des oberen Gasvorhanggeräts 15· zugeführten, nach oben abströmenden Gases so gewählt, daß sie gleich oder größer als die Strömungsgeschwindigkeit des von unten in das Heizrohr 3 eingeblasenen Luftstroms wird. Auf diese Weise können Schwankungen

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der Schmalstemperatur aufgrund von Änderungen des Lu£fc«troms verhindert wei'den. Darcaritsprecher--il hergestellte optisclis Fasern haben kleinere Schwenkungen des Aderdi-rchmessers.

AIf: :;ui»l-.talichen effekt der Äusführungcbeispiele 1 und der Siehi-aschi-Kcr* soll folgender Gesichtspunkt hervörgahohen werdca. Bisher vrurde als Heizrohr ein Alumini'umrohr (z.B. aus Al-23) verwendest, das nach etwa zehnmaligem Gebrauch beschädigt v/sr und ersetzt wurde. Es hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer bei Verwendung das erfindungsgemäßen GasvorhrUiggaräts fast verdoppelt wurde.

Wie bereits obenstehend ejrv/ähnt, kann der Einfluß des Luftstroms bei den Ausführ ungsbeispxelen 1 und 2 der erfindungsgeraäßen Ziehmaschine durch Verwendung des Gasvorhanggeräts bsw. solcher Geräte unterdrückt v/erden. Im Ergebnis lassen sich folgende Wirkungen erzielen:

1. Der SiehVorgang führt zu geringen Schwankungen des Aderdurchmessers der optischen Faser und ist gegenüber Störungen stabil.

2. Der Aderdurchmesser der optischen Faser spricht auf Änderungen der Umdrehungszahl der Aufnahmetrommel rasch an,
womit die Schwankungen des Aderdurchmessers gering bleiben»

3. Soweit indirekte Heizeinrichtungen für das Heizrohr verwendet werden, wird die Lebensdauer des Heizrohrs verlängert.

Im folgenden soll eine Maschine zum Ziehen optischer
Fasern erläutert werden, bei der die Regelung des Aderdurchmessers der optischen Faser durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases erfolgt.

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Die Pig. 16 und 17 zeigen die Schwankungen des Adordurchmessers der optischen Faser beim Ziehen eines Rohlings dessen Auß-endurchmesser von +3,2 bis + 3,9 % schwankt. Fig. 16 zeigt die Schwankungen des Aderdurchmossers v<_>r Anwendung der Durchmessersteuerung und Fig. 17 zeigt die Kurve der Schwankungen des Aderdurchmessers bei Regelung durch Ändern der Drehgeschwindigkeit des Motors, d.h. der'Spannung V-/ die dem Gleichstrom-Antriebsmotor der Trommel zugeführt wird. In beiden Fällen wurde die in Fig» 1 dargestellte Maschine bomitst.

Wie Fig. 16 seigt, schwankt der Aderdurchmesser der optischen Faser ohne Durchmessersteuerung so als ob die* Schwankungen des Außendurchmessers des Rohlings 3 bis 1o mal so groß wären. Dieser Verstärkungseffekt wird größer mit zunehmender Änderung des Außendurchmessers des Rohlings. Selbst wenn für den Fall nach Fig. 17 die Herstellung einer optischen Faser mit gleichförmigem Aderdurchmesser durch proportionale Regelung der Drehzahl des Motors entsprechend den Schwankungen des Aderdurchmessers des Rohlings beabsichtigt war, so kann der Aderdurchmesser doch nicht vollkommen geregelt werden, da die Schwankungen des Rohlingdurchmessers zu groß sind und die DurchmesserSchwankungen der optischen Faser im stetigen Zustand bei etwa + 7 % liegen. Ein Beispiel für die Regelung von Durchmesserschwankungen einer optischen Faser als Folge einer durch die Berührung des Rohlings mit der vorstehend erläuterten hitzebeständigen Abdeckung ist in Teil a der Fig. 17 dargestellt. Die Durchmesserschwankungen der optischen Faser liegen in diesem Fall- bei etwa + 12 %.

Die Fig. 16 und 17 sowie die nachstehend noch erläuterten Fig. 19, 23, 26 und 27 zeigen den Verlauf der Durchmesserschwankungen von optischen Fasern, wobei auf der Abszissenachse die Stellung auf der optischen Faser und auf der Ordi-

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natenachse der Aäerdurcho-sscir d dar Fc-.ser οufg3trr.grη let. Die optischen Fasern we5;^-,n_?bsKogfin ai>f dio 7JjSsisse:.,--;..ch£:aa_f nach rechts bewegt.

Ändert Dich dar Av?enäurcl;"v?^33r den- Paltlinyj ¹^Io ob~-i_t stehend erläutert;, ao zeigen die c\u-" solche λΐ nohliniyni ^esogenan optischen Faocrn einen VerIa^^'! der D'arcir"iC3Sc-rccl'ft-:s.r-~ kungen*. der auf das Drei" bis Zehn ί:η ehe dor Schwsn; ~gr»a das Außendarciuaessers ess Roh) Ir₁C-S verctMrkt. iafc. lot das Ausmaß der Verstärkung groß und ergeben sich die Schwcuikungoii des Ädar-Durchmsssers in kur^ar Seit_r so lassen ?;.ich die Durchmessersclivianlcungiii de.r optischen Ρε ear nur schwer sehr genau regeln.

Die vorstehenden Erläuterung na gelten dem Fall Gasvorhanggerät. Selbst bei Verwendung einer Maschine zum Ziehen optischer Fasern rait einem Gasvorhanggerät bsv?. .solchen Geraten räch den Ausführungsformän. 1 oder 2, können lediglich die von Störungen herrührenden Durchmesserschvankimcren unterdrückt werd&n. DurchracsserSchwankungen der optischen Faser aufgrund von Änderungen des Außendurchraessers des Rohlings können nicht bevorzugt unterdrückt werden, so daß sich im wesentlichen die gleiche Situation ergibt _r wie bei Verwendung der bekannten Maschine.

Bei der erfindungsgemaßen Ziehmaschine wird das vorstehende Gasvorhanggerät zur Unterdrückung von Durchraesserschwankungen aufgrund von Störungen herangezogen; Gleichzeitig sind ihm aber zum Ausgleich von Außendurchmesserschwankungen des Rohlings Einrichtungen zugeordnet, die den Aderdurchniesser durch Ändern der Menge des entlang der äußeren ümfang_;sfEche des geschmolzenen Teils des Rohlings fliessenden Gasstroms regeln. Dies soll im folgenden erläutert werden.

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Aas füh χ tm^gbeispid, 3;

Fig. 18 zeigt die scharnatische Konstruktion einer Ausführungsform ßfe-r erfinävtngsgeniäficri Maschine sum Ziehen opti~ scher Fasern. In dieser Ausführung:"form wird die Zuführgeschwindigkeit" ν eines Rohlings 21 zu eine:.! Heizrohr -3 und die JiBfnahnageKchwindigkeit ^:v- einer Trossnsl 26 konstant gehalten. In &in oberhalb des Heizrohrs 23 angeordnetes Gasvorhanggerät 3o fließt in Richtung eines Pfeils 33 ein Gas, z.B. ein Inertgas oder oxidierendes Gas, etwa Ar, N₂, O₂ und CO,, oder Gin oxidierendes Gas, das zur Bildung eines Glasfilms ein /reagierendes Gas enthcilt. Das Gas strömt in Richtung der Pfeile 33·' und 33" oder lediglich in Richtung des Pfeils 33V ab. Die Strömungsgeschwindigkeit dos in Richtung des Pfeils 33' fließenden Gases wird auf einen zur unterdrückung des von der Unterseite des Heizrohrs 23 nach oben fließenden Luftstroras ausreichenden Wert eingestellt. Der Luftstrom beträgt weniger als 6 l/min. Bei einer derartigen Einstellung wird, wenn die Schwankungen des Außendurchmessers des Rohlings 21 innerhalb + 1 % liegen, ein Schwankungsverlauf des Aderdurchmessers erhalten, wie er in Fig. 19 dargestellt ist. Es kann also eine optische Faser 29 hergestellt werden, die im wesentlichen frei von DurchmesserSchwankungen ist.

Im folgenden soll eine Steuerung erläutert werden, die die Herstellung von optischen Fasern mit gleichförmigem Durchmesser erlaubt, wenn der Aderdurchmesser der optischen Faser aufgrund von Änderungen + ΔD% des Außendurchmessers des Rohlings um +&d% schwankt. Der Aderdurchmesser der "optischen Faser 29 wird zunächst von einem Detektor 24 erfaßt. Der erfaßte Aderdurchmesser wird mittels einer Durchmessermeßeinrichtung 25 in eine Spannung (oder einen Strom) umgewandelt und das Ausgangssignal wird einer Steuerschaltung 27 zugeführt. Nachfolgend wird es mit einer Bezugsspannung für Δ ä ~ 0 verglichen. Wenn der Aderdurchmesser der optischen Faser

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von diesem Bezugswert abweicht, betätigt ein Ausgangs signal der Steuerschaltung 27 eine Ventil-Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32, die die Strömungsgeschwindigkeit das Gases steuert. Die Steuerung erfolgt derart, daß die Strömungsgeschwindigkeit des durch einen Strömungsmesser 31 tretenden Gases abnimmt, wenn der Aderdur chines ser der optischen Faser kleiner ist als der Bezugswert. Ist der Aderdurchmesser umgekehrt größer, so wird die Strömungsgeschwindigkeit erhöht.

Wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gaser, geändert, so Sndert sich nachfolgend der Äderdurchmesser der optischen Faser und kehrt daraufhin allmählich zu seinem ursprünglichen stetigen Wert zurück. Mit Hilfe der Erfindung wird der Aderdurchmssser in der Weise konstant gehalten, daß nach Erfassen von Durchmesserschwankungen der optischen Faser die nachfolgende Änderung des Äderdurchmessers wie obenstehend erläutert durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases, erfolgt, wodurch die DurchmesserSchwankungen ausgeglichen werden. Nachfolgend soll das Prinzip der Durchmessersteuerung in der vorliegenden Ausfuhrungsform qualitativ erläutert werden.

Wenn die Strömungsges chv/indigke it des in Fig. 18 mit dem Pfeil 33 bezeichneten, in das Gasvorhanggerät 3o einströmenden Gases zunimmt, so verschiebt sich die Temperaturverteilung im Heizrohr 23 nach unten. Umgekehrt verschiebt sich die Temperaturverteilung im Heizrohr 23 nach oben, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases abnimmt. Sobald sich die Temperaturverteilung im Heizrohr während des Ziehvorgangs nach unten oder nach oben verschiebt, ändert sich die Viskosität Ίι und die Elastizitätskonstanten (E: Young¹ scher Modul, γ: Poisson'sches Verhältnis) des erhitzten und geschmolzenen Glasteils beim Verformen des Rohlings zur optischen Faser. Selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit des Rohlings und die Aufnahmegeschwindigkeit der optischen Faser ι konstant sind/ ändert sich aus diesem Grund die Verformungs-

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geschwindigkeit ,mit der der Rohling in die optische Faser umgeformt wird, zeitlich. Damit kann sich nachfolgend auch die Form des deformierten Teils ändern» Der Aderdurchmesser der optischen Faser kann dementsprechend durch Erzeugen von Übergangs änderungen so gesteuert werden, daß Durchmesserοehwankungen eliminiert werden.

Bei Anwendung der Maxwsll'sehen Viskositäts-Elastizitäts-Theorie (Phil. Trans. Roy. Soc. London, 157, 1867, 49) ergibt sich für die Verforraungsgeschwindigkeit des Rohlings zur optischen Faser folgende Gleichung:

(D dS _ ,

dt ~ V^" ' E ~3t

Hierbei bedeutet: S: Verformungswert,

A: Querschnittsfläche des Rohlings, P: die auf die optische Faser beim Ziehen ausgeübte Spannung.

Gleichung 1 zeigt, daß die bekannten Systeme zur Steuerung des Aderdurchmessers der optischen Faser durch
Ändern der Au fna lime geschwindigkeit der Trommel den gewünschten Aderdurchmesser d durch Ändern der Aufnahmegeschwindigkeit v_f einhalten, da für den· stetigen Zustand folgende Beziehung gilt:

Unter dem Gesichtspunkt des Übergangs wird der
Aderdurchmesser durch Ändern der Zugfestigkeit P und damit durch Ändern der Deformationsgeschwindigkeit, d.h. der Obergangsform, in der der Rohling zur optischen Faser wird,
geregelt wird. Im Gegensatz hierzu ist das erfindungsgemäße

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Steuersystem dadurch gekennzeichnet, daß der Ziäerdurchiaesser durch Ändern von ·■·· , E und Or v;ie vorstehend erläutert, geregalt wird,

Ausführt?· ^nbcisplc-T ^s

Fig. 2o so.igt die sch&ioatisohe Konstruktion einer weiteren 2ui?i£ührungsi~erm dieser Erfindung. In dieser Ausfallrungsfom vrird der Äderdur chr?>o£ser der optischen Faser derart geregelt, daß oberhalb und unterhalb des Heizrohrs 23 Gasvorhanggeräte angeordnet sind, wobei die Strömungegeocnwindigkeit dos den GasvorhanggerUten zugeführten Gases so geändert wird, daß die Bedingungen unter denen der Luftstrom nach oben* blasen kann, sowie die Änderungen des Luftstroms ausreichend unterdrückt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des durch einen Pfeil 34 dargestellten, dein unteren Gasvorhanggerät 3o* zugaführten Gases ist so gewählt, daß das Gas in Richtung der Pfeile 34' und 34" oder lediglich in Richtung des Pfeils 34* ausfließen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit des in Richtung 34' ausströmenden Gases ist auf einen Wert eingestellt, der zur Unterdrückung des von der Unterseite des Heizrohrs 23 nach oben geblasenen Luftstroms ausreicht.

Die Steuerung des Durchmessers der optischen Faser dieser Maschine erfolgt nach zwei Methoden. In einer ersten Methode wird die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät 3o' entsprechend dem Pfeil 34 zugeführten Gases konstant gehalten, während ein Ausgangssignal einer Steuerschaltung 27, wie bei a dargestellt, zu einer Ventil-Öffnungs— und -Schließ-Einrichtung 32 zurückgeführt wird.Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät 3o zugeführten Gases geändert und der Durchmesser der optischen Faser geregelt. Nach der anderen Methode wird umgekehrt die Strömungsgeschwindigkeit des zum Gasvorhanggerät 3o geführten Gases konstant gehalten, während das Ausgangssignal der Steuer-

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schaltung auf eine Ventil-Öffnungs- und -Schliefi-Einrichtung 32' rückgekoppelt wird. Dies ist durch eine gestrichelte Linie b dargestellt. Bei dieser Methode wird die Strömungsgeschwindigkeit des in das Gasvorhanggsrät 3o⁵ einströmenden Gasas geändert.

Aus führungsbeispiel 5;

Im folgenden sollen die Ergebnisse erläutert werden, die hei Steuerung einer erfindungsgemäßen Maschine zum Ziehen optischer Fasern erhalten wurden. Die benutzte Ziehmaschine ist in Fig. 18 dargestellt. Es wurden die in den"Fig. 9a bis 9c dargestellten Gasvorhanggeräte mit folgenden Abmessungen benutzt: Der Außendurchmesser der oberen Fläche betrug 55 mm, der Durchmesser des Lochs 17 war 1o mm, die Höhe des ringförmigen Rohrs betrug 2ο mm, der Innendurchmesser desRings war 27 mm und der Durchmesser der Gasauslaßöffnung 12 war 2 mm. Es waren 16 Ausströmöffnungen vorgesehen.

Die Fig. 21 und 22 zeigen den Temperaturverlauf in Längsrichtung des Heizrohrs 23. Parameter ist die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät zugeführten Gases. Fig. 21 entspricht einer Strömungsgeschwindigkeit von 1oo l/h N₂-GaS und Fig. 22 zeigt den Fall für 25o l/h N_-Gas. Die Temperaturverteilungskurven sind für den Fall aufgetragen/ daß die Strömungsgeschwindigkeiten des Gases stetige Werte haben» Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases zunimmt,wird die Temperaturverteilung etwas zum unteren Teil des Heizrohrs hin verschoben. Daraus folgt, daß sich die Temperaturverteilung im Heizrohr 23 im Obergangszustand proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des Gases nach unten verschiebt, wean Sie Strömungsgeschwindigkeit abgestuft zunimmt.

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Fig. 23 K-r.igt ein Beispiel eines Msßergebnisses mit dem Verlauf der Durchrneaserabhängigkeit einer optischen Faser für den Fall, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät zugeführten Gases an einem mit Pfeil gekennzeichneten Punkt sprunghaft von 35o l/h auf 25o I/h ändert. In diesem Beispiel sind die Größen v_f, ν und D konstant gehalten und lediglich die Straiiiungsgoschuindigkeit dos Gases wird an dem mit dem Pfeil gekennzeichneten Punkt sprunghaft geändert. Daa Ergebnis zeigt, dass sich der Durchmesser der optischen Faser auf eine sprunghafte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases hin vorübergehend ändert. Der Durchmesser kehrt danach wieder auf seinen ursprünglich eingestellten Wert zurück.

Fig. 24 zeigt zusammengefaßt die oben erläuterten Ergebnisse. Die Größe der maximalen Änderung des Durchmessers der optischen Faser im Übergangszustand (auf der Ordinatenachse) ist proportional zur sprunghaften Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases (auf der Abszissenachse). Die Proportionalitätskonstante für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit F ist kleiner als 6 l/min, unterscheidet sich jedoch beträchtlich von der Proportionalitätskonstante für die Strömungsgeschwindigkeit 9 l/min. Im ersten Fall nimmt der Durchmesser mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Gases ab, während sie im letzteren Fall mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Gases ebenfalls zunimmt. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gases sollte demnach unter 6 l/min, liegen (unter der Bedingung, daß sie oberhalb o,5 l/min, liegt), oder sie sollte oberhalb 9 l/min, liegen. Der Bereich zwischen 6 und 9 l/min, sollte besser vermieden werden. Wie vorstehend erläutert, existieren in diesem Bereich mittlere Strömungsgeschwindigkeiten, die den Durchmesser der optischen Faser nicht ausreichend beeinflussen, selbst wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases ändert. In Fig. 24 bezeichnet

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F die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gases, /SF die Größe der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases und Δ d die Größe der Änderung des Durchmessers der optischen Faser.

Das Ergebnis ist in Fig. 25 dargestellt. Die Seit t_o, in der der Durchmesser der optischen Faser auf eine sprunghafte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases hin von der übergangsänderung in den ursprünglichen, stetigen Wert zurückkehrt, ist im v?esentlichen unabhängig vom Wert der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit. In Fig. 25 ist auf der Abszissenachse der Absolutbetrag der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases und auf der Ordinatenachse die Zeit

t aufgetragen. Aus dem Vorstehenden folgt, daß Durchmessers

Schwankungen der optischen Faser aufgrund von Änderungen des Außendurchmessers des Rohlings leicht durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases geregelt werden können.

Ausführungsbeispiel 6;

Nachfolgend soll ein Beispiel mit Ergebnissen der DurchmesserSteuerung für den Fall erläutert werden, daß auf einer Maschine nach Fig. 18 ein Rohling mit sich änderndem Außendurchmesser gezogen wird. Fig. 26 zeigt den Verlauf der Durchraesserschwankungen einer optischen Faser, die aus einem bei den Messungen nach den Fig. 16 und 17 verwendeten Rohling erhalten wurde. Der Rohling wies Schwankungen seines Außendurchmessers Δ D = + 3,2 bis + 3,9 % auf und wurde unter* Anwendung der Durchmessersteuerung gezogen. Der Verlauf der Durchmesserschwankungen nach Fig.16 (etwa + 32 %) d.h. vor Anwendung der DurchmesserSteuerung konnte durch Benutzung der erfindungsgemäßen Ziehmaschine auf etwa 1/8 (etwa + 4 %) verringert werden. Darüberhinaus hat die Erfindung den Vorteil, daß keine Schwankungen des Aderdurchmessers aufgrund von Störungen wie in Fig. 17 auftreten und daß keine Schwin-

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. Vi.

gungen der Durchtnesserschwankungen aufgrund einer nachfolgen den Änderung der Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel· entstehen. Fig. 27 zeigt den Verlauf der Durchmesserschwankungan einer optischen Faser beim Ziehen aus einem Rohling mit Ände rungen des Außen&urchmessers von etwa + 2 % unter Verwendung einer Durchmessersteuereinrichtung gemäß der Erfindung. Die DurchmesserSchwankungen der optischen Faser können in diesem Fall auf + 1,5 % geregelt werden.

Die vorstehenden Beispiele der Meßergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Durchiaessersteuereinrichtung Durchracsserschwankungen der optischen Faser bis auf einen nahezu vollkommenen Wert unterdrücken kann. Durchmesser-Schwankungen der optischen Faser aufgrund von Änderungen des Außendurchmessers des Rohlings können auf einfache Weise leicht geregelt werden; es muß lediglich die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät zugeführten Gases geändert v/erden. Da die Trommel lediglich mit einer festen Aufnahmegeschwindigkeit rotiert, müssen Probleme, die sich aus Durchmesserschwankungen der optischen Faser ergeben und zu Schwingungen führen, nicht berücksichtigt werden. Derartige Schwingungen ergaben sich bei bekannten Maschinen aufgrund der Differenz der Zeitkonstanten von Beschleunigung und Verzögerung der Trommel oder aufgrund der Differenz von Lastträgheiten. Für den Fall, daß sich Änderungen des .Außendurchmessers des Rohlings innerhalb kurzer Zeit häufen, müssen weiterhin auch solche Probleme nicht berücksichtigt werden, die sich aus DurchmesserSchwankungen der optischen Faser und dem damit bewirkten Schwingen der nachfolgenden Steuerung der Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel, folgen.

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Die Durchmesserstcuereiiirichtung dieser Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Zinn Beispiel kann zum Zuführen des Gases zum Heizrohr 23 jede hierfür geeignete Einrichtung/ auch ohne des in dem Ausführungsbeispiel benutzten Gasvorhangeräts verwendet werden. Sofern die Änderungen des Außendurchmessers des Rohlings extrem groß sind oder sich der Außendurchmesser des Rohlings etwa kegelförmig kontinuierlich ändert, muß sowohl die Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel als auch die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät zugeführten Gases geregelt werden.

Wie bereits erwähnt, kann die Durchmesserregelung erfindungsgemäß so durchgeführt werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit des dem Heizrohr zugeführten Gases in Abhängigkeit von Schwankungen des Aderdurchmessers der optischen Faser geändert werden. Schwankungen des Aderdurchmessers werden durch nachfolgende Durchmesseränderungen ausgeglichen. Die Erfindung arbeitet somit höchst v/irksam.

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.36.

Wie bereits erwähnt, erreichen <Hq Dur chines se.rsch- -akuncan eier optischen Fasern in Fällen, in denen die Änderung den Außendurchiaessers des Rohlings + 2 bis + 4 % betragen, * 8 % bis + 32 %, wenn der Ziehvorgang ohne Steuerung dor Ändsrungon des AuSandurchmesscrs durchgeführt wird. Sofern die- Schwankungen des Aderdurchmessers durch das vorstehend erläuterte, erfindungsgemäße Durchmessern ^euerverfahren geregelt werden, muß die Strömungsgeschwindigkeit des doia Heizrohr sugeführten Gases um nicht mehr als etwa + 2oo l/h geändert werden. Dies iot am besten aus dem Verlauf der Fig. 24 zu ersehen, die den Maximalwert der Durchinesserä.nderung im tfbergangpsu- , stand auf eine sprunghafte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases zeigt. Die zuerst einzustellende Strömungsgeschwindigkeit F des Gases am Strömungsmesser 31 muß deshalb einen Änderungsbereich der Strömungsgeschwindigkeit des Gases von + 2oo l/h enthalten, der zur Steuerung von Durchmesserschwankungen aufgrund Änderungen des Außendurchmessers des Rohlings erforder-" lieh ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases muß außerdem zur Unterdrückung der von Störungen hervorgerufenen Durchmesserschwankungen ausreichen. Soll jedoch die Gasströmung durch den Strömungsmesser 31 um etwa + 2oo l/h mit Hilfe der die Strömungsgeschwindigkeit des Gases steuernden Ventil-Öffnungs- und-Schließ-Einrichtung 32 bei einer derartig großen strömenden Gasmenge geändert werden, so ist eine hochgenaue Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases schwierig. Für eine hochgenaue Regelung nach diesem Verfahren muß die Ventil-Öffnungsund -Schließeinrichtung 32 einen Präzisionsmechanismus auf-

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weisen ,τ der eine Fein justierung der Strömungsgeschwindigkeit über einen weiten Strömungsgeschwindigkeitsbereich suläßt. Dies ist äußerst kostspielig. In Fällen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit F des Strömungs?rnassers 31 zuerst fälschlicherweise auf einen Wert eingestellt wurde, der geringfügig crrößer als der zur Steuerung der vorstehend erläuterten StröBiungsgeschwinäigkeit des Gases '{2oo l/h) erforderliche Wert ist, existiert ein Zustand bei dem die Menge des durch den Strömungsmesser 31 tretenden Gases gering und dicht bei 0 ist. In einem derartigen Zustand können von Störungen hervorgerufene Durchmesserschwankungen nicht unterdrückt werden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit dos Gases Null ist, nehmen dementsprechend Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen zu. Diese Durchmesserschwankungen können jedoch nur schwer entstehen, wenn Änderungen des Luftstroras im Heizrohr unterdrückt und bei zunehmender Gasgeschwindigkeit im Inneren des Heizrohrs ein laminarer Strömungszustand aufrechterhalten wird. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit F des Gases zunächst aufgrund des Ergebnisses der Durchmesserregelung irrtümlich zu klein eingestellt wurde, können Durchraesserschwankungen aufgrund von Störungen entstehen. Damit können Schwierigkeiten bei einer hochexakten Regelung und bei der Herstellung eines gleichförmigen Aderdurchmessers auftreten. In der nachstehend erläuterten Maschine zum Ziehen optischer Fasern werden die oben erwähnten Probleme vermieden; mit ihrer Hilfe können optische Fasern mit gleichmäßigem und hoher Präzision geregeltem Durchmesser zuverlässig hergestellt werden.

Wie in Fig. 28 dargestellt ist, wird beim Ziehvorgang Gas mit festgelegter Strömungsgeschwindigkeit (vorzugsweise mehr als etwa 5oo l/h) bei 57 über einen Strömungsmesser 56 sowie einem Gasmischer 55 einem Gasvorhanggerät 5o zugeführt. Hierdurch werden Schwankungen der Schmelztemperatur" aufgrund von Unzulänglichkeiten der Rohlingsstruktur und von

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äußerer* Störur-cen vonrdcäen. Dem Gacx^orhanggerät 5o wird darüberhinäus bei 53 cina geregelte Gasströmung (die nach Fig. 24 EU bestirsnisn ist) in eiriGEi zur Regelung von Durcliruesserschuankungen der optischen Fasar c.ufgrund von Außenäurchmesc&rSndsrurigcn des Rohlings a-1.3 reichender* Maß zugeführt» Die Gasströmung wird hierbei über eine die G fcrciaungs geschwindigkeit steuernde Ventil-öffiraiigs- und -Schließ-Sinrich tung 52, einen Ströuunor.-.necser 51 und dem Gasiaischer 55 dem GasvorhanggerSt 5o sxtg^führt. Ein von einem Detektor 44 erfaßtes Signal wird über eino Durehniosser-MeßeinrichtttVig 45 sowie eine Steuerschaltung 47 auf die Einrichtung 52 surüekgekoppelt. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Strömungsmesser 51 fließenden Gasstroms geändert und der Äderäurchmesser geregelt. Bei diesem Äusführungsbeispiel der Erfindung wird das dein Gasvorhanggerät 5o zugeführte Ga3 parallel aufgeteilt. Die Du:-.chsatzmengen in den aufgeteilten Strömen können somit so klein wie möglich gehalten werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases kann somit mit höherer Genauigkeit geregelt werden/ was zu optischen Fasern mit gleichförmigem Äderdurchmesser führt. Die Erfindung 1st jedoch in dieser Beziehung nicht aufdas Ausführungsbeispiel nach Fig. 28 beschränkt. Beispielsweise muß die Anzahl der in dem Gasiuischer 55 zuströmenden Gasanteile nicht 2 betragen, sondern es können auch drei und mehr sein. Mit Hilfe dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung können Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen beinahe vollkommen durch die Strömungsgeschwindigkeit des bei 57 zugeführten Gases unterdrückt werden. Die Aufgabe der Aderdurchmesserregelung bleibt somit lediglich auf Schwankungen des Aderdurchmessers be-" schränkt, die sich aus den Änderungen des Äußendurchmessers des Rohlings ergeben. Der Bereich innerhalb dem die Ventilöffnungs- und -Schließ-Einrichtung 52 die Strömungsgeschwindigkeit steuern kann, kann somit enger als im Fall der Fig. 18 gehalten werden, womit auch die Genauigkeit der Regelung der Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.

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Aus fiihrungsbei spiel 7:

Fig. 29 zeigt eine scheraatisehe Darstellung eines Aus führ uii gsbei spiels einer erfindungsgeraäßen Einrichtung zur Steuerung des Aderdurchmsssers von optischen Fasern. In der Figur bezeichnet 58 ein Untersetzungsgetriebe, das mit. einer öffnmigs- und -Sehließ-Einrichtung 52 für ein die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases steuerndes Ventil kombiniert ist. Die Sah! 59 bezeichnet einen Gleichstrommotor, dessen Abtriebswelle lait dem Untersetzungsgetriebe 58 gekuppelt ist. Mit 60 ist eine Steuerschaltung bezeichnet,- die einen Bezugsspannungs-Generatorfcreis 61 sowie eine Komparatorschaltung 62 enthält. Die Koiaparatorschaltung 62 vergleicht dine vom Generatorkreis61 abgegebene Bezugsspannung mit einem analogen Ausgangssignal einer Durchmesser-Meßeinrichtung 45. Wird aufgrund des Vergleichs ein Fehlersignal erzeugt, so wird dies verstärkt und treibt den Gleichstrommotor 59 an. Die Zahl 63 bezeichnet ein Aufzeichnungsgerät.

Fig. 3o zeigt ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 60 in Fig. 29. Diese Steuerschaltung kann ebenso bei den in den Fig. 18 und 2o dargestellten Maschinen benutzt werden. Zum Einstellen der Bezugsspannung ist ein veränderbarer Widerstand R₂ vorgesehen. Zum Steuern der Schleifenverstärkung ist ein veränderbarer Widerstand R₇ vorgesehen, während eine Treiberschaltung durch einen die Transistoren Q₁ bis Q, enthaltenden Schaltungsteil gebildet wird. Im folgenden soll der Verlauf der Durchmesserschwankungen einer optischen Faser erläutert werden, die unter Verwendung einer"erfindungsgemäßen Durchmesser-Regeleinrichtung nach Fig. 29 gezogen wurde. Bei 57 wurde Sauerstoffgas mit gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit von 43o l/h zugeführt. Sauerstoffgas wurde gleichzeitig auch bei 53 zugeführt. Die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 52 des Ventils war zunächst so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit F des Gases am Strömungsmesser 51 einen W,ert von 5oo l/h erreichen konnte. Der Gleichstrommo-

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toi 59 clrehto eich entsprechend den Burchmessarschwankungen in Normal- bsw. RückwSrtcrichtung und steuerte die Ströxaungsgeschvjindigkei t des durch, dan Durchflußmesser 51 tretenden Sauerstoff g.nsss. Es ergaben sich Durchmesserschwankungen der optischen Faser von etwa + 15 %. Die Schwankungen des Außendur-.-bEiessers des verwende ten Rohlings 41 lagen hierbei in einem Boreich von + 1 bis 2 %. Zma anderen würde eine optische Faser nach den Verfahren von Fig. 18 gezogen. Die Öffnungs- und -Cchließ-Einrichtung 32 des die Strömungsgeschwindigkeit des Gases steuernden Ventils war so eingestellt, daß der Wert der Ströraungsgeschwindigkciit am Durcliflußinssser 31 zunächst 93o l/h erreichen konnte. Die Strömungsgeschwindigkeit des durch dsn Durchflußmesser 31 strömenden Gases wurda entsprechend den Aderdurclnaesserschwankungen geregelt. Es ergaben sich Schwankungen von etwa ± 19 %. Der Grund hierfür liegt in der geringen Genauigkeit der Regelung der Strömungsgeschwindigkeit, da die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32. des die Strömungsgeschwindigkeit steuernden Ventils große Durchsatzmengen steuern mußte. Es wurde eine weitere Durchmesserregelung durchgeführt. Das Sauerstoffgas wurde in Fig. 18 bei 33 zugeführt. Die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32 des Ventils wurde auf einen solchen Anfangswert eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit F am Durchflußmesser 31 5oo l/h erreichen konnte. Es ergaben sich Durchmesserschwankungen von etwa +51 %. Das Ergebnis ist offensichtlich schlechter als die vorhergehenden Ergebnisse. Dies kann so gedeutet werden, daß die Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen darin enthalten sind.

Wie obenstehend erläutert, wird bei der vorliegenden Ausführungsform das dem Heizrohr während des Ziehvorgangs zugeführte Gas parallel aufgeteilt. Insbesondere wird das Gas in einen Zweig mit feststehender Strömungsgeschwindigkeit, der Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen unterdrückt

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und in einen getrennt geführten Zweig unterteilt, der DurchiRessersch'vankungon aufgrund von Änderungen des ÄuSendurehmessers des Rohlings regelt. Die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit das Gases erfolgt comit genauer und es können Durchmessersclwvankungen aufgrund von Störungen nahezu vollständig unterdrückt werden, so daß optische Fasern mit gleichförmigem Aderdurchmasser sicherer hergestellt werden können.

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Claims

Pa t en t a η s ρ r ü c h e

\1. Maschine zusa Ziehen optischer Fasern, gekennzeichnet durch eine das Vorderende eines Rohling (1? 21; 41) der optischen Faser (9; 29; 49) schmelzend-a Heizeinrichtung (2, 3; 22, 23; 42, 43)_f eine die optische Faser {9; 29; 49) aus dem geschmolzenen Vorderende des Rohlings (1; 21; 41) ziehende Ziehvorrichtung (6; 26; 46) und eine Einrichtung (15; 15'; 3o; 3o'; 5o), die entlang der äußeren ümfangsfläche des geschmolzenen Vorderendes des Rohlings (1; 21; 41) einen Gasstrom führt.
2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (4, 5, 7, 8), die die Ausziehgeschwindigkeit der optischen Faser entsprechend einer Schwankung des Aderdurchmessers der ausgezogenen optischen Faser ändert.
3. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 25, 27, 32; 44, 45, 47, 52; 44, 45, 52; 59, 6o), die den Strömungsdurchsatz und/ oder die' Strömungsgeschwindigkeit des Gases entsprechend einer Schwankung des Aderdurchmessers der ausgezogenen optischen Faser (29; 49) ändert.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch cine Einrichtung, die sowohl die diglceit der"optischen Facer air» auch öen Ströra und/cder die StroiaungogesohViinilLgkeifc dar; Gases eine.: Schwankung des 2i.-ü.n::uurciE-ucßsers d&?r au?; gea or/ sr, 3 η optischen Faser ändert.^;
5. Maschine nach c?ir>em der voransfcehenden Äii^prüclie, dadurch gekennzeichnet: * daß die den c";:rstrom führende Einrichtung als GasvorhanggerHt (15? 15'; 3o; 3o'; 5o) ausgebildfc-t ist und daß das Gasvorhanggerät (15? 15'; 3o? 3ο¹; 5o) ein ringförraigcs, an seinsa Innenunifang mit Gas-Austrittsöffnuncfen (12) versehener« Rohr (1o) aufweist, das mit einer Zuleitung (11) für das Gas verbunden ist.
6. Maschine nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß das Gasvorhanggerät (15, 3o, 5o) einen unge.?chmolzenen Teil des Rohlings (1; 21; 41) umgibt.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Gasvorhanggerät (15'; 3o') einen Teil des äußeren Uinfangs der ausgezogenen optischen Faser (9; 29) umgibt.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die den Gasstrom führende Einrichtung (15, 15'? 3o,"3o') auf voneinander unabhängigen

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BAD

Weg.;2i (1 ί, 11 *) Gas mit feststehender Durchsatzmenge und/ odor StrömunoDgQLJchwinäicjkeifc und Gas mit einer Durchsatzrnenga und/oder-Ströraungpcfeschwindigkeitr die entsprechend . einer SchwanJcung- des Aaei-durchmesserö der optischen Fanor änderbar ist, entlang der äußeren Urafangsfläche des geschmolzenen Teils des Rohlings (1; 21; 41) führt.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet _f daß dis Zuleitung des ringförmigen Rohrs (5o) mit einer Mischeinrichtung (55) für wenigstens zwei Gasströme verbunden ist und daß der Mischeinrichtung (55) über eine erste Gasleitung Gas mit einer festgelegten Durchsatzmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit und über eine weitere Gasleitung Gas mit einer Durchsatzmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit zuführbar ist, die entsprechend einer Schwankung des Aderdurchmessers der optischen Faser änderbar ist.

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