DE3707970A1 - Verfahren zum transport einer optischen faser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport einer optischen Faser und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Glasfasern aus einer Vorform wird die stabförmige zu einem Glaskörper gesinterte Vorform senkrecht eingespannt und am unteren Ende so stark erhitzt, daß das Glas dort flüssig wird. Aus dieser "Ziehzwiebel" wird nach unten die dünne Glasfaser ausgezogen. Bekanntlich muß die Glasfaser aus Gründen der mechanischen Stabilität noch mit einem Kunststoffilm überzogen werden. Dazu wird die Glasfaser zunächst abgekühlt und dann durch ein senk­ recht unter der Ziehzwiebel befindliches Beschichtungs­ gefäß hindurchgezogen. Die Zugkraft kann auf die Glasfaser aber erst dann ausgeübt werden, wenn die Schichten auf der Glasfaser ausgehärtet sind. Die Faser kann daher auf diese Weise durch ein mechanisches Abzugsverfahren erst eine gewisse Strecke nach dem Durchlaufen eines Trockenofens geführt und angetrieben werden. Da die Faser über längere Strecken frei und ungeführt verläuft, besteht insbesondere die Gefahr, daß sie zunächst inhomogen erstarrt und später durch Vibrationen der Maschinenanlage bricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ziehverfahren anzugeben, durch welches die Zugkraft möglichst frühzeitig und in regelbarer Weise auf die Faser übertragen wird.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Faser durch eine Düse geführt wird, daß ein Gasstrom durch die Düse geleitet wird, und daß die Faser durch die Einwirkung des Gasstromes transportiert wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Faser bereits vor der Beschichtung berührungsfrei geführt wird und das Ziehen der Faser aus der Ziehzwiebel ebenfalls berührungsfrei erfolgt.

Einsatzgebiet der Erfindung ist das Ziehen optischer Fasern, insbesondere bei hohen Ansprüchen an die Gleichförmigkeit des Faserdurchmessers.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die hochempfind­ liche Faser nicht durch einen mechanischen Antrieb sondern durch die Einwirkung eines Gasstromes transportiert wird. Erschütterungen des Gebäudes können sich infolge der besseren Führung nicht auf die Glasfaser auswirken, so daß ihr Durchmesser gleichmäßiger wird. Das wird zusätzlich durch eine Selbstregelung des Transportes der Faser in der Düse bewirkt. Vergrößert sich nämlich der Durchmesser der Faser beim Ziehen, so verringert sich der Abstand zwischen Faser und Düsenwand, sodaß durch die höhere Strömungs­ geschwindigkeit die Kraft auf die Faser zunimmt, wodurch automatisch die Faser schneller gezogen wird und wieder dünner wird. Dadurch werden Schwankungen des Faserdurch­ messers automatisch ausgeglichen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Figur zeigt eine Faser 1, welche durch die zentrale Bohrung einer Düse mit dem Düsenkörper 2 von oben nach unten hindurchgeführt wird. Der Gasstrom 3 tritt in der Mitte des Düsenkörpers ein und tritt durch den Spalt 4 nach unten aus, wobei er die Faser 1 mitnimmt. Nach oben ist der Austritt des Gas­ stromes durch die Labyrinthdichtung mit den Kammern 5 behindert. Insbesondere sind die Labyrinthkammern so ausge­ bildet, daß sich Wirbel bilden, die die Gasströmung nach oben behindern.

Zu Meß- und Regelzwecken ist in der Mitte des Düsenkörpers und am Austritt des Gasstromes nach unten je eine Bohrung im Ventilkörper, mit deren Hilfe die Drücke p _o und p _a gemessen werden. Um die Strömung im unteren Teil der Düse nicht zu behindern, ist der Ringkanal 6 nur durch einige Anzapfungsbohrungen mit der Düse verbunden. Die Faser wird durch den Gasstrom durch die Düse transportiert, wobei ein bestimmter Druck p _o aufrechterhalten wird. Dadurch wird auch eine bestimmte Transportgeschwindigkeit der Faser erzielt, vorausgesetzt ihr Durchmesser bleibt konstant. Bei einer Durchmesserschwankung ändert sich der Durchlaß für den Gasstrom, sodaß auch die Kraft auf die Faser einer Änderung unterliegt.

Die Kraft ändert sich nun aber in einer solchen Weise, daß sie die Durchmesseränderung zu beseitigen sucht. Bei Vergrößerung des Durchmessers sorgt die höhere Abzugskraft infolge der höheren Strömungsgeschwindigkeit in der Düse dafür, daß die Faser schneller abgezogen wird und damit dünner wird. Dabei steigt insbesondere die Druckdifferenz p _o -p _a , aus welcher ein Regelsignal zur schnelleren Aus­ regelung der Durchmesserschwankung abgeleitet werden kann. Die Länge und der Durchmesser der Düse sind so auf den Faserdurchmesser abgestimmt, daß sich optimale Zieh­ bedingungen ergeben. Für eine hohe Transportgeschwindigkeit wird man die Düse möglichst lang wählen und den Durchmesser nur wenig größer als den Faserdurchmesser machen.

Um Instabilitäten der Strömung zu vermeiden, darf die Toleranzgrenze für den Strömungsspalt 4 nicht unter­ schritten werden. Es kann beispielsweise von Vorteil sein, die Reynoldszahl so zu wählen, daß eine turbulente Strömung im Spalt 4 vorherrscht. Dies kann beispielsweise durch eine besondere Gestaltung der Düsenwand bewirkt werden. Eine Möglichkeit dazu ist die Riffelung der Wand 8, sodaß die Wirbelbildung angeregt wird.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Vorrichtung liegt dann vor, wenn der Gasstrom dort, wo er auf die Glasfaser trifft, bereits abwärts gerichtet ist, sodaß durch den Impuls des Gasstromes die Glasfaser eine Kraft nach unten erfährt. In der Figur erkennt man, daß von dem oberen Ringkanal 7 sich ein ringförmiger Kanal nach unten erstreckt, durch den das Gas praktisch tangential auf die Glasfaser geleitet wird. Der Querschnitt der Düse nimmt beispielsweise nach unten hin leicht ab und bleibt im letzten Teil der Düse dann konstant.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens sind mehrere dieser Düsen hintereinander geschaltet. Es ist außerdem von Vorteil die Labyrinthdichtung mit einem bestimmten Gasdruck zu beaufschlagen, um die Ausström­ verluste in Richtung der oberen Dichtung zu verringern.

Claims (10)

1. Verfahren zum Transport einer optischen Faser, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser (1) durch eine Düse (2) geführt wird, daß ein Gasstrom (3) durch die Düse geleitet wird und daß die Faser durch die Einwirkung des Gasstromes transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser durch den Gasstrom berührungsfrei transportiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gas­ stromes (3) derart gewählt wird, daß eine bestimmte Transportgeschwindigkeit der Faser (1) erzielt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportgeschwindigkeit der Faser (1) durch die Länge und den Durchmesser der Düse (2) beeinflußt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p _o am Eingang der Düse (2) fest einge­ stellt ist und der Düsendurchmesser so auf den Faser­ durchmesser abgestimmt ist, daß bei einer Durchmesser­ schwankung der Faser die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes sich bereits automatisch so stark ändert, daß der Durchmesser der Faser wieder seinen Sollwert einnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser der Düse (2) im Bereich (4) unterhalb der Gaseinströmöffnung von oben nach unten abnimmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Düse Bohrungen zur Messung des Differenzdruckes zwischen Anfang und Ende der Düse angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) eine zentrale Bohrung für die optische Faser (1) aufweist und daß oberhalb der Einströmöffnung für das Gas (3) in der Düsenwand eine Labyrinthdichtung angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (3) aus der Ringkammer (7) die Faser nahezu tangential trifft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenwand (8) im Bereich (4) unterhalb der Gaseinströmöffnung derart aufgerauht und die Strömungsgeschwindigkeit so gewählt ist, daß die Strömung turbulent ist.