DE2739680C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines Rohrs mit Glas - Google Patents

Description

— Mittein, mit denen ein Gas in das Rohr vor einem ersten Ende aus eingespeist wird, wobei dieses Gas gasförmige chemische Verbindungen enthält, die untereinander reagieren und Glas bilden,

— Mitteln zum Erwärmen des Rohrs über einen Teil seiner Länge hinweg,

— sowie Mitteln, mit denen eine Verschiebung des Rohrs relativ zu den Erwärmungsmitteln in Richtung der Längsachse des Rohrs bewirkt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein zylindrisches Elemew (8) umfaßt, das koaxial im Inneren des Rohrs (1) angeordnet ist und im Verhältnis zu den Erwärmungsmitteln (4) feststeht, wobei ein erstes Ende (9) dieses Elements in der Nähe des Erwärmungsbereichs liegt, während das andere Ende dieses Elements, in Strömungsrichtung des ersten Gases gesehen, hinter diesem Bereich liegt und den Strömungsraum zwischen seiner zylindrischen Außenfläche und der Innenwandung des Rohrs begrenzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (9) des zylindrischen Elements vor dem oder im Erwärmungsbereich liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Element (8) über den größten Teil seiner Länge hinweg rohrförmig ist und an einem seiner Enden (9) verschlossen ist und mehrere seitliehe öffnungen (10) aufweist, die hinter dem Erwärmungsbereich liegen, und daß eine zweite Gasquelle, mit der ein neutrales Kühlgas in das rohr· förmige zylindrische Element (8) eingebiasen wird, vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (9) des zylindrischen Elements (8) konische Form aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (8) aus Siliziumdioxid besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (10) in einer gewissen Entfernung (11) vom Erwärmungsbercich angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Rohren, insbesondere von Siliziumdioxidrohren, mit Glas.
Bei der Herstellung von optischen Fasern werden bekanntlich Vorformen durch Niederschlagen einer Glasschicht aus der Dampfphase auf der Innenwandung eines Siliziumdioxidrohrs hergestellt (Chemical Vapour Deposition). Hierzu läßt man durch das Siliziumdioxidrohr eine Mischung aus gasförmigen chemischen V irbindungen strömen und erwärmt das Rohr an einer Stelle. Durch die Erwärmung reagieren die chemischen Verbindungen unter Bildung von Oxiden, die sich in Form von Glaspartikeln auf der Innenwandung des Rohrs absetzen. Die Glasschicht setzt sich im erhitzten Rohrbereict ab und kann über die gesamte Rohrlänge ausgedehnt werden, indem die Heizqueile langsam am Rohr entlangbewegt wird Durch die Wahl der Ausgangsverbindungen kann eine Glasschicht mit vorbestimmtem Brechungsindex aufgebracht werden. Aus dem so gebildeten Rohling werden Lichtleitfasern gezogen.

Dieses bekannte Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase weist Nachteile auf; zunächst ist der Wirkungsgrad relativ niedrig, da ein großer Teil der Ausgangsverbindungen das Rohr unreagiert verläßt Außerdem kann es über die Länge des Rohrs hinweg zu spürbaren Änderungen in der Zusammensetzung und in der Stärke der Ablagerung kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines Rohrs mit Glas anzugeben, wobei der Beschichtungs-Wirkungsgrad hoch ist und über die Länge des Rohrs hinweg die Beschichtung eine gleichmäßige Zusammensetzung und Stärke aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren bzw. die im Anspruch 3 definierte Vorrichtung gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher erläutert.

In dieser Figur wird ein Teil eines Rohrs 1 dargestellt, das senkrecht angeordnet ist und aus reinem Siiiziumdioxid besteht. In dieses Rohr speist man ein Gas ein, das flüchtige chemische Verbindungen, beispielsweise eine Mischung aus Sauerstoff, SiCU und POCIj-Dämpfen, enthält Das Mengenverhältnis der chemischen Verbindungen wird entsprechend der gewünschten Glaszusammensetzung gewählt. Das Gas strömt in Richtung des Pfeils 2 vom oberen Ende 3 des Rohrs 1 zu seinem unteren Ende, das hier nicht gezeigt ist. örtlich wird das Rohr 1 mit Hilfe eines Brenners oder, wie hier gezeigt, eines Zylinderofens 4 erwärmt, der die Außenfläche des Roh^s über einen Teil seiner Länge hinweg umgibt Der Ofen 4 ist als Hochfrequenzofen ausgebildet, der in einem Gehäuse 7 eine Induktionswicklung 5, die durch eine hier nicht dargestellte Hochfrequenzstromquelle gespeist wird, sowie ein Heizelement aufweist, das aus einer Graphithülse 6 besteht. Innerhalb des Rohrs 1 ist ein zylindrisches Element 8 untergebracht, das auf die Längsachse des Rohrs 1 zentriert ist. Das obere Ende 9 des zylindrischen Elements 8 liegt vor der Erwärmungszone oder, wie hier dargestellt, in der Erwärmungszone des Ofens 4, während sein unteres Ende, das in der Figur nicht sichtbar ist, hinter dieser Erwärmungs/onc liegt, wobei »vor« und »hinter« in bezug auf die Strömungs-

w> richtung 2 des Gases zu verstehen ist.

Das obere Ende 9 des zylindrischen Elements 8 kunn konisch ausgebildet sein, wie in der Figur dargestellt, so daß der Sirömungsqucrschnitl das Gases in Striimungs-

richtung progressiv verringert wird.

Vorzugsweise besteht das zylindrische Element 8 aus einem SiO^Rohr, das an seinem oberen Ende verschlossen ist und mehrere seitliche öffnungen 10 aufweist, die durch seine zylindrische Wandung geführt werden. Diese öffnungen liegen hinter dem Erwärmungsbereich des Rohrs 1 in einem vorbestimmten Abstand 11 von diesem Erwärmungsbereich.

Zum Aufbringen einer Glasschicht auf der lnnsnwandung des Rohrs 1 wird das Rohr 1 parallel zu seiner Längsachse verschoben, so daß der erwärmte Bereich dieses Rohrs zunächst beispielsweise der obere Teil dieses Rohrs in der Nähe seines Endes 3 ist Dann wird das Rohr langsam senkrecht sach oben gezogen, wobei der Ofen 4 und das Rohr 8 nicht bewegt werden, bis der erwärmte Bereich das untere Ende des Rohrs erreicht; danach wird das Rohr gleichmäßig in axialer Richtung nach unien verschoben, bis der erwärmte Bereich von neuem das obere Ende erreicht. Der Längsbewegung kann eine kontinuierliche Rotationsbewegung des Rohrs um seine Achse überlagert werden, wodurch die Homogenität und gleichmäßige Dicke der Classchicht verbessert wird.

Das Gas, welches das Rohr 1 durchströmt, wird, wie durch die Pfeile 12 angedeutet, beim Durchlauf durch den Erwärmungsbereich und hinter diesem auf einem Ringraum 13 kanalisiert, der zwischen der Innenwandung des Rohrs 1 und der zylindrischen Außenwandung des Elements 8 liegt

Unter der Wärmeeinwirkung reagieren die Bestandteile des Gasstroms miteinander unter Bildung von Glaspartikeln. Beim hier gewählten Beispiel erhält man durch Oxidation des SiCU und des POCI j Siliziumdioxid S1O2 und Phosphorpentoxid P2O5. Die Mischung dieser Oxide lagert sich auf der Innenwandung im erwärmten Teil des Rohrs 1 in Form einer mit P2O5 dotierten Glasschicht 14 ab. Diese Glasschicht bedeckt mit fortschreitendem Arbeitsgang die gesamte Innenfläche des Rohrs.

Es läßt sich feststellen, daß die SchichtabscheidungsgeschwindikJieit gegenüber dem Verfahren gemäß der weiter oben angeführten bekannten Technik verbessert wird. Diese Verbesserung erklärt sich daraus, daß das strömende Gas in 'die Nähe der heißen Rohrwandung geführt wird. Es is* darauf hinzuweisen, daß die Glasablagerung nur geringfügig an der Außenwandung des zylindrischen Elerflems 8 erfolgt, d;. dieses wesentlich weniger erwärmt Wird als das Rohr 1.

Diese Abscheidung auf dem Element 8 kann noch weiter verringert werden, wenn ins Innere des rohrförmigen Elements 8 in dei durch die Pfeile 15 dargestellten Richtung ein im Verhältnis zu den miteinander reagierenden chemischen Stoffen neutrales Gas eingeblascn wird, das beispielsweise Stickstoff von Umgebungstemperatur sein kann. Durch dieses Gas werden die Wandungen des Elements 8 gekühlt, wodurch die Glasablagerung auf seiner Außenfläche verringert wird. Dieses neutrale Gas, das mit einem Druck eingeblasen wird, der unter dem des im Rohr 1 strömenden Gases liegt, tritt durch die öffnungen 10 des Elements 8 aus und mischt sich mit dem Reaktionsgas, das den Raum 13 in w) Richtung der Pfeile 12 verläßt. Die Mischung der beiden Gase wird zwischen den Rohren 1 und 8, zum unteren Ende der Vorrichtung hin kanalisiert. Durch das durchströmende neutrale Gas wird das andere Gas verdünnt und gekühlt, so daß praktisch eine Glasablagerung auf 1,5 der Innenwandung des Rohrs 1 unterhalb der durch den vorbestimmten Abstand 51 festgelegten Höhe der öffnungen IO verhindert wird. So wird die Dickenkonstan/ und homogene Zusammensetzung der Glasablagerung über die gesamte Rohrlänge hinweg verbessert.

In einem anderen hier nicht dargestellten Ausfünrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Rohr 8 an seinem unteren Ende verschlossen und wird dafür von oben mit neutralem Gas gespeist wobei das obere Ende 9 des zylindrischen Elements 8 in Strömungsrichtung vor dem Erwärmungsbereich liegt

Nach Abscheidung mehrerer Glasschichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung und Stärke, wodurch der Brechungsindex variiert werden kann, erhält man ein Rohr, aus dem durch Ziehen Lichtleitfasern hergestellt werden können. Diese Glasfasern werden bevorzugt in der Fernmeldetechnik eingesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Innenbeschichtung eines hauptsächlich aus Siliziumdioxid bestehenden Rohrs durch chemische Abscheidung aus der Gasphase, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung zumindest im Erwärmungsbereich zwischen der Innenwandung des Rohrs und einem koaxial angeordneten, in bezug auf den Erwärmungsbercich feststehenden zylindrischen Element geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des Erwärmungsbereichs das Rohr (1) parallel zu seiner Längsachse von einem Ende zum anderen Ende des Rohrs und dann in umgekehrter Richtung verschoben wird.

3. Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines hauptsächlich aus Siliziumdioxid bestehenden Rohrs, mit