DE4231006C2 - Verfahren zum Verschweißen von Lichtwellenleitern sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Lichtwellenleitern mit einem Gasbrenner, dessen Gas­ strom mit einer ein Zündelement aufweisenden Zündvorrichtung gezündet wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens dieser Art ist aus der DE 27 15 443 C2 bekannt. Diese Vorrichtung ist als ein konzentrisch aufgebauter Plasmabrenner zum Verschweißen optischer Fasern ausgebildet. In seinem Zentrum weist er eine negative Zentralelektrode auf, die in eine Spitze ausläuft. Diese Spitze reicht in ein erstes, inneres Rohr hinein, ohne dieses zu berühren. Dieses erste Rohr bildet eine positive Elektrode gegenüber der inneren Zentralelektrode. Um das erste, innere Rohr herum ist ein zweites Rohr mit Abstand konzentrisch angeordnet. Im Bereich zwischen dem inneren Rohr und der Zentralelektrode sowie zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr strömt jeweils ein Gas. Zwischen der negativen Zentralelektrode und dem positiven, inneren Rohr wird ein Lichtbogen gezündet. Durch den Gasstrom wird der Lichtbogen nach außen geblasen und erzeugt und ein Plasma. Bei einer derartigen Einrichtung sind die Elektroden, mit deren Hilfe der Lichtbogen gezündet wird, fester, integrierter Bestandteil des Gasbrenners. Die Elektroden befinden sich während des Zünd- und während des Schweißvorganges ständig im Gasstrom bzw. Gasgemisch des Gasbrenners, wobei die Elektroden zwischen den zu verbin­ denden optischen Fasern und dem Gasbrenner feststehend angeordnet sind.

Dadurch besteht die Gefahr, daß Partikel, die während des Zündens des Gasstromes und/oder während des Schweißvorganges von den Elektroden emittiert bzw. abgelöst werden, vom Gas­ strom mitgeführt bzw. mitgerissen werden und sich auf den zu verschweißenden optischen Fasern im Bereich deren Verbindungsstelle als Verunreinigungen ablagern. Verunrei­ nigungen im Bereich der Verbindungsstelle auf den optischen Fasern können dort jedoch nachteilig zu Festigkeitseinbußen der miteinander verschweißten optischen Fasern führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie mit Hilfe eines Gasbrenners Lichtwellen­ leiter zuverlässig miteinander verschweißt werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Zündele­ ment der Zündvorrichtung zumindest in der Schweißposition außerhalb des Gasstrombereiches positioniert wird.

Dadurch kann zumindest in der Schweißposition weitgehend verhindert werden, daß Partikel bzw. Fremdkörper, die während des Schweißvorganges vom Zündelement abgelöst bzw. emittiert werden, vom Gasstrom mitgerissen und auf die blanken Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern im Bereich deren Verbindungsstelle abgelagert werden. Auf diese Weise bleiben die ursprünglichen Festigkeitseigenschaften der zu verschweißenden Lichtwellenleiter im Bereich ihrer Verbindungsstelle zumindest während des eigentlichen Schweißvorganges weitgehend unbeeinflußt, so daß zuverlässige bzw. hochfeste Lichtwellenleiter-Verbindungen erzielt werden können.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird das Zündelement für das Zünden des Gasstromes in eine Zündposi­ tion und während des Verschweißens der Lichtwellenleiter in die Schweißposition gebracht, wobei das Zündelement in der Schweißposition in einem größeren Abstand zur Hauptströmungs­ richtung des Gasstromes als in der Zündposition liegt.

Insbesondere weist des Zündelement in der Schweißposition einen 4 bis 10mal größeren Abstand zur Hauptströmungsrichtung des Gasstromes als in der Zündposition auf. Dadurch kann vorteilhaft weitgehend vermieden werden, daß zumindest in der Schweißposition während des eigentlichen Schweißvorganges Partikel bzw. Fremdkörper vom Zündelement abgelöst, durch den Gasstrom auf die blanken Lichtwellenleiter im Bereich deren Verbindungsstelle transportiert und dort abgelagert werden. Beeinträchtigungen bzw. Störungen der Lichtwellenleiter-Faser-Festigkeitseigenschaften sind somit nahezu vermieden.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird das Zündelement für das Zünden des Gasstromes in eine Zündposition außerhalb eines Gasstrom-Bereiches gebracht, der zwischen dem Gasbrenner und der Spleißstelle der Lichtwellenleiter liegt.

Dadurch kann vorteilhaft sowohl für den Zündvorgang als auch für den nachfolgenden, eigentlichen Schweißvorgang weitgehend ausgeschlossen werden, daß Partikel bzw. Fremdkörper, die insbesondere möglicherweise vom Zündelement in den Gasstrom emittiert oder abgelöst werden, auf die zu verbindenden blanken Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern gelangen. Da das Zündelement insbesondere auch in der Zündposition außerhalb derjenigen Zone des Gasstromes positioniert wird, die dieser auf direktem Weg vom Gasbrenner zur jeweiligen Verbindungsstelle der Lichtleitfasern überstreicht, können Partikel vom Zündelementweg auch nicht in Richtung auf die Verbindungsstelle durch den Gasstrom mitgerissen werden. Auf diese Weise können Festigkeitseinbußen aufgrund von Fremdkörpern bzw. Verunreinigungen, die vom Zündelement herrühren, auf den blanken Lichtwellenleitern für die Zünd- sowie die Schweißposition weitgehend vermieden werden.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann es vorzugsweise ausreichend sein, daß für das Zünd­ element die Zündposition während des nachfolgenden Ver­ schweißens der Lichtwellenleiter als Schweißposition bei­ behalten wird.

Von besonderem Vorteil ist es, das Zündelement im Gasstrom nur für den Zündvorgang außerhalb desjenigen Gasstrombe­ reiches zu positionieren, der zwischen dem Gasbrenner und der Verbindungsstelle der zu verschweißenden Lichtwellenleiter liegt. Für den eigentlichen Schweißvorgang ist das Zünd­ element dann zusätzlich in einer Schweißposition angebracht, die in einem größeren Abstand zur Zone des Gasstromes liegt als in der Zündposition. Insbesondere wird das Zündelement für den Schweißvorgang vollständig aus dem Gasstrom heraus­ genommen. Diese kombinierte Maßnahme verhindert vorzugsweise besonders zuverlässig, daß sowohl in der Zündposition als auch in der Schweißposition Partikel bzw. Fremdkörper vom Zündelement abgelöst und auf die blanken Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern im Bereich ihrer Verbindungsstelle transportiert werden.

Gemäß einer weiteren, zweckmäßigen Weiterbildung ist das Zündelement bezüglich der gemeinsamen Längsachse der jeweils zu verbindenden Lichtwellenleiter auf der dem Gasbrenner gegenüberliegenden Seite, d. h. "hinter" den Lichtleitfasern, angeordnet. Da die Hauptströmungsrichtung des Gasstromes auf dieser Seite von der Verbindungsstelle der Lichtwellenleiter wegzeigt, ist es nahezu ausgeschlossen, daß Partikel bzw. Störkörper vom Zündelement in Richtung auf die Lichtwellen­ leiter transportiert werden. Zweckmäßig kann es auch sein, das Zündelement längs der Hauptströmungsrichtung des Gasstromes im Bereich um die Verbindungsstelle herum zu positionieren, das heißt also seitlich von der Verbin­ dungsstelle.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch einen Gasbrenner und eine ein Zündelement aufweisende Zündvorrichtung, wobei diese verschiebbar im Gasbrenner angeordnet wird.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist zumindest das als eigenständige Baueinheit ausgebildete Zünd­ element in einer Zündposition und in einer Schweißposition anordenbar, wobei in der Schweißposition das Zündelement in einem größeren Abstand zur Hauptströmungsrichtung des Gas­ stromes liegt als in der Zündposition.

Dadurch, daß zumindest das Zündelement oder die gesamte Zündvorrichtung vom eigentlichen Gasbrenner getrennt ist und ein eigenständiges, d. h. verschiebbares Bauteil darstellt, ist es ermöglicht, das Zündelement für das Zünden des Gas­ stromes unabhängig vom Gasbrenner in eine vom Gasstrom durchspülte Zone zu bringen und nach dem Zündvorgang in eine Schweißposition zu verfahren, die von der Hauptströmungsrichtung des Gasstromes einen größeren Abstand als in der Zündposition aufweist.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch teilweise in perspektivischer Dar­ stellung eine erste, erfindungsgemäße Einrich­ tung zum Verschweißen von Lichtwellenleitern, und

Fig. 2 schematisch teilweise in perspektivischer Dar­ stellung eine zweite, erfindungsgemäße Einrichtung zum Verschweißen von Lichtwellenleitern.

In Fig. 1 sind zwei Lichtwellenleiter LW1 und LW2 darge­ stellt, die mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Einrichtung SE1 an einer Verbindungs- bzw. Spleißstelle SP miteinander verschweißt werden sollen. Der Lichtwellenleiter LW1 ist im linken Teil von Fig. 1 bezüglich seiner Längsachse LA1 in eine etwa V-förmige Führungsnut FN1 einer Haltevorrich­ tung HV1 zur Lagesicherung eingelegt. Ihm steht im rechten Teil von Fig. 1 der Lichtwellenleiter LW2 gegenüber, der bezüglich seiner Längsachse LA2 in einer Führungsnut FN2 einer zweiten Haltevorrichtung HV2 angeordnet ist und da­ durch eine definierte, gesicherte Lage einnimmt. Vorteil­ haft entspricht dabei jeweils die Breite der Führungsnut FN1 bzw. FN2 etwa dem jeweiligen Durchmesser der Lichtwel­ lenleiter LW1 bzw. LW2. Um die beiden Lichtwellenleiter LW1 und LW2 für den Schweißvorgang fluchtend aufeinander auszu­ richten, wird die Haltevorrichtung HV2 mit Hilfe einer Steuervorrichtung SV1 gegenüber der Haltevorrichtung HV1 verfahren. Dazu steuert diese die Haltevorrichtung HV2 mittels eines Steuersignals SS2 über eine Steuerleitung SL2 an. In analoger Weise kann gegebenenfalls auch die Haltevorrichtung HV1 über ein Steuersignal SS3 entlang der Steuerleitung SL3 von der Steuervorrichtung SV1 aus be­ dient werden. Ebenso ist es auch möglich, die Haltevorrich­ tungen HV1 und/oder HV2 manuell mittels strichpunktiert an­ gedeuteter Manipulatoren M1 und/oder M2 zu verschieben.

Die beiden Lichtwellenleiter LW1 bzw. LW2 sind für den Schweißvorgang im Bereich ihrer Spleißstelle SP jeweils von ihrer äußeren Umhüllung bzw. Beschichtung CT1 bzw. CT2 möglichst vollständig befreit, so daß ihre Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 blank, "sauber" vorlie­ gen. Das Ablösen bzw. Abziehen des Beschichtungsmaterials kann vorteilhaft mechanisch mit Hilfe einer "Siemens" oder "Miller"-Zange sowie durch Erwärmen oder Abätzen erfolgen.

Sobald die beiden Lichtwellenleiter LW1 und LW2 fluchtend aufeinander ausgerichtet sind, werden diese aufeinander zubewegt, so daß sich ihre Lichtleitfasern CO1 und CO2 an der Spleißstelle SP mit einem definierten Abstand (ein­ stellbar von 1-10 µm) gegenüberstehen oder gerade berühren. Zum Verschweißen der Lichtleitfasern CO1 und CO2 ist in Fig. 1 oberhalb der Spleißstelle SP ein Gasbrenner GB1 angeordnet. Ihm wird ein Gas bzw. Gasgemisch GA1 über eine Gasleitung GL zugeführt. Der Gasbrenner GB1 kann sowohl ma­ nuell als auch automatisch in Betrieb gesetzt werden. Im Fall einer manuellen Betätigung des Gasbrenners GB1 kann eine Bedienperson vorteilhaft ein Ventil VE mittels einer strichpunktiert eingezeichneten Zufuhr-/Absperrvorrichtung AH an der Gasleitung GL öffnen, um das Gas GA1 aus einem Reservoir GV, vorzugsweise einer Gasflasche, gegebenenfalls unter Druck in den Gasbrenner GB1 einströmen zu lassen. Vor­ teilhaft kann der Gasbrenner GB1 auch dadurch betriebsbe­ reit gemacht werden, daß mit Hilfe der Steuervorrichtung SV1 das Ventil VE durch ein Steuersignal SS5 über eine Steuerleitung SL5 geöffnet wird.

Zum Verschweißen der Lichtleitfasern CO1 und CO2 an der Spleißstelle SP eignet sich vorteilhaft ein Kohlenwasser­ stoff/Sauerstoff- oder Wasserstoff/Sauerstoff-Gemisch. Die­ se Gasgemische zeichnen sich vor allem dadurch aus, daß sie mit entsprechenden Zusätzen, wie z. B. Cl₂ sehr rein geliefert werden können. Insbesondere eignet sich zum Ver­ schweißen aber auch ein Propan (C₃H₈)/Sauerstoff (O₂)-Ge­ misch, das entsprechend der Reaktionsgleichung verbrennt.

C₃H₈ + 5 O₂ ---- 4H₂O + 3CO₂ + Energie

Als Verbrennungsprodukte entstehen somit Wasser und Kohlendioxid. Der Vorteil des C_x H₂/O₂-Gasgemisches liegt in der vergleichsweise niedrigen Brenngeschwindigkeit. Dies hat einen einfachen Brenneraufbau zur Folge. Die Gase können vorteilhaft bereits vor Eintritt in das Brenner­ rohr gemischt werden (Mischgasbrenner). Allerdings besteht bei diesem Gasgemisch die Gefahr, daß während des Zündens und/oder des Schweißens Rußpartikel entstehen können.

Der Gasbrenner GB1 ist in Fig. 1 so positioniert und aus­ gerichtet, daß das Gas bzw. Gasgemisch GA1 aus einem Brenner­ rohr bzw. einer Düse DU am Gasbrenner GB1 in Richtung auf die Spleißstelle SP strömt. Sein Gasstrom GS1 weist eine im Querschnitt etwa ovale, ellipsenartige Form auf. Der Gas­ strom GS1 wird mit seiner Hauptströmungsrichtung SA1 mög­ lichst senkrecht zur gemeinsamen Längsachse GLA der beiden Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 auf deren Spleißstelle SP ge­ richtet.

Der Gasbrenner GB1 wird bezogen auf seine Ausströmöffnung an der Düse DU zweckmäßigerweise in einem Abstand zwischen 2 und 7 mm, insbesondere zwischen 3 und 3 mm, von der Spleiß­ stelle SP entfernt positioniert. Dabei weist sein Gasstrom GS1 zweckmäßigerweise eine solche Breite (axiale Erstreckung bezüglich der gemeinsamen Längsachse GLA) auf, daß die Lichtleitfasern CO1 und CO2 links und rechts von ihrer Spleißstelle SP in einem Teilbereich erfaßt werden. Vor­ teilhaft ist für den Gasstrom GS1 eine Breite zwischen 1 und 9 mm, insbesondere zwischen 4 und 6 mm gewählt. Zweck­ mäßig kann es sein, die Zone des Gasstromes GS1 im Quer­ schnitt in Form einer möglichst schlanken (flachen) Ellip­ se zu gestalten. Dadurch läßt sich die Gefahr vermindern, daß Verunreinigungen von außen in den Gasstrom GS1 mit hin­ eingezogen werden und somit auf die Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 im Bereich der Spleißstelle SP gelangen können. Die Länge des Gasstromes GS1 wird entlang seiner Hauptströmungs­ richtung SA1 zweckmäßigerweise zwischen 5 und 20 mm gewählt.

Das Zünden des Gasstromes GS1 wird mit Hilfe einer Zündvor­ richtung ZV1 durchgeführt. Diese Zündvorrichtung ZV1 ist in Fig. 1 auf der rechten Seite im Bereich der Ausström­ öffnung der Düse DU quer zur Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasbrenners GB1 in einer strichpunktiert markierten Zündpo­ sition ZP1 angeordnet. Sie ist dort als eine eigenständige, bewegliche Baueinheit außerhalb des Gasbrenners GB1 ausge­ bildet. Sie weist z. B. als Komponenten eine Hochspannungs­ einheit HS sowie zwei Elektroden E1 und E2 als Zündelement ZE1 auf. Das Zündelement ZE1 ist dabei ebenfalls strichpunk­ tiert angedeutet. Genauso zweckmäßig kann aber auch eine in­ tegrierte Bauweise des Gasbrenners GB1 und der Zündvorrich­ tung ZV1 sein, bei der das Zündelement ZE1 oder die gesamte Zündvorrichtung ZV1 als bewegliche, eigenständige Bauein­ heit im Gasbrenner GB1 vorgesehen ist.

In Fig. 1 ist das Zündelement ZE1 der Zündvorrichtung ZV1 in der Zündposition ZP1 so positioniert, daß es in einen kleinen Teilbereich des Gasstromes GS1 quer zu dessen Hauptströmungsrichtung SA1 eintaucht. Das Zündelement ZE1 befindet sich somit in der strichpunktiert angedeuteten Zündposition ZP1 in einem Bereich zwischen dem Gasbrenner GB1 und den miteinander zu verschweißenden Lichtleitfasern CO1 und CO2. Die Elektroden E1 und E2 des Zündelementes ZE1 sind derart aufeinander ausgerichtet, daß sich der von ihnen erzeugte Lichtbogen LB1 etwa parallel zur Hauptströ­ mungsrichtung SA1 erstreckt. Ebenso kann es zweckmäßig sein, die Elektroden E1 und E2 des Zündelementes ZE1 so anzuord­ nen, daß der von ihnen erzeugte Lichtbogen LB1 senkrecht zur Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 steht. Durch letztere Maßnahme verringert sich vorteilhaft die Ge­ fahr, daß Partikel, die beim unmittelbaren Zünden des Gas­ stromes GS1 von den Elektroden E1 und E2 emittiert werden, mit bereits in die Hauptströmungsrichtung SA1 vorgeprägter Emissionsrichtung in den Gasstrom GS1 vor Beginn des nach­ folgenden, eigentlichen Schweißvorganges abgegeben werden.

Der Elektrodenabstand wird vorzugsweise der Zündspannung der Hochspannungseinheit HS angepaßt, um den Gasstrom GS1 möglichst unverzögert und präzise, ohne Emission von Par­ tikeln, das heißt möglichst "sauber" bzw. rückstandsfrei, zünden zu können. Bei einer Zündspannung zwischen 10 und 30 KV, insbesondere zwischen 15 und 20 KV, weisen die beiden Elektroden E1 und E2 zweckmäßigerweise einen Ab­ stand zwischen 1 und 4 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 2,5 mm, auf.

Indem die axiale Erstreckung des Lichtbogens LB1 möglichst klein gewählt wird, kann die Anzahl der von den Elektroden E1 bzw. E2 emittierten Fremdkörper während des Zündvorganges des Lichtbogens LB1 vorteilhaft vermindert werden.

Für ein "sauberes" Zünden des Lichtbogens LB1 kann es auch zweckmäßig sein, für die Zünddauer des Lichtbogens LB1 eine möglichst kurze Zeit zu wählen. Vorteilhaft eignet sich eine Zündzeit zwischen 0,03 und 0,5 sec, insbesondere zwischen 0,1 und 0,2 sec. Durch diese Maßnahmen kann vor­ teilhaft die Menge an Emissionsrückständen von den Elektro­ den E1 und E2 beim Zünden des Gasstromes GS1, insbesondere die Menge an Rußpartikeln, die durch die Einwirkung des Lichtbogens LB1 auf das Gas GA1 entstehen, reduziert wer­ den.

Das Zünden des Lichtbogens LB1 kann manuell oder automa­ tisch mit Hilfe der Steuervorrichtung SV1 erfolgen. Diese löst den Zündvorgang mittels eines Steuersignales SS6 über eine Steuerleitung SL6 an der Hochspannungseinheit HS der Zündvorrichtung ZV1 aus.

Als Zündelement ZE1 für den Gasstrom GS1 kann gegebenen­ falls auch eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen sein. Ebenso kann es unter Umständen zweckmäßig sein, eine externe Gasflamme oder einen Zündfunken vorzusehen.

Um zumindest während des eigentlichen Schweißvorganges zu verhindern, daß Partikel von den Elektroden E1 bzw. E2 des Zündelementes ZE1 in den Gasstrom GS1 abgegeben bzw. emi­ ttiert werden und vom Gasstrom GS1 auf die blanken Licht­ wellenleiter bzw. Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 im Bereich ihrer Spleißstelle SP transportiert und dort abgelagert werden, wird das Zündelement ZE1 aus seiner strichpunktiert angedeuteten Zündposition ZP1 in eine ebenfalls strich­ punktiert umrahmte Schweißposition SP1 gebracht.

Vorteilhaft sind dafür Positioniermittel vorgesehen, um zumindest das Zündelement ZE1 allein oder gegebenenfalls wie hier die gesamte Zündvorrichtung ZV1 in die Zündpo­ sition ZP1 für das Zünden des Gasstromes GS1 und in die Schweißposition SP1 zum Verschweißen der Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 zu bringen. In Fig. 1 ist zu diesem Zweck eine Betätigungsvorrichtung BV vorgesehen, mit deren Hilfe die Zündvorrichtung ZV1 entsprechend dem Doppelpfeil V1 von einer Arbeitsposition in die andere (von ZP1 nach SP1 und/oder umgekehrt) bewegt werden kann. Das Verschieben der Zündvorrichtung ZV1 mit dem Zündelement ZE1 mittels der Betätigungsvorrichtung BV ist durch einen Wirkpfeil WP1 veranschaulicht. Die Betätigungsvorrichtung BV kann durch eine Bedienperson mit Hilfe einer strichpunktiert einge­ zeichneten Handsteuerung HS manuell bedient werden oder durch die Steuervorrichtung SV1 mittels eines Steuersi­ gnals SS1 über eine Steuerleitung SL1 angewiesen werden.

Das Zündelement ZE1 liegt während des eigentlichen Schweiß­ vorganges in der Schweißposition SP1 in einem größeren Ab­ stand zur Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 als in der Zündposition ZP1. Vorteilhaft weist das Zünd­ element ZE1 in der Schweißposition SP1 einen 4 bis 10 mal größeren Abstand zur Hauptströmung SA1 des Gasstromes GS1 auf, als in der Zündposition ZP1. In der Zündposition ZP1 ist das Zündelement ZE1 beispielsweise in einem Abstand zwischen 0 und 2 mm von der Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 entfernt angeordnet. In der Schweißposition SP1 hingegen weist das Zündelement ZE1 einen Abstand zwi­ schen 2,5 und 20 mm von der Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 auf. Insbesondere ist das Zündelement ZE1 in der Schweißposition SP1 vollständig aus dem Gas­ strom GS1 herausgenommen.

Indem also das Zündelement ZE1 in einer eigens für den Zündvorgang vorgesehenen Zündposition ZP1 und für den nachfolgenden Schweißvorgang in einer eigens vorgesehenen Schweißposition SP1 angeordnet ist, kann vorteilhaft weit­ gehend verhindert werden, daß Partikel während des eigent­ lichen Schweißvorganges jeweils auf die Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 im Bereich ihrer Spleißstelle SP gelangen. Da das Zündelement ZE1 außerhalb der Hauptströmung des Gasstromes GS1 in der Schweißposition SP1 angeordnet ist, kann jetzt der Gasstrom GS1 weitgehend ungehindert die Spleißstelle SP auf direktem Weg umspülen. Partikel oder andere Fremdkörper, die vom Zündelement ZE1 durch den Gasstrom GS1 während des Schweißvorgangs vom Brennerrohr (Düse) DU abgelöst bzw. mitgerissen werden könnten, können nicht mehr in den Bereich der Spleißstelle SP driften und dort in das geschmolzene Glasmaterial der beiden Lichtleit­ fasern CO1 bzw. CO2 eingelagert werden. Dadurch behält das Glasmaterial (Quarzglas) der Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 weitgehend seine ursprüngliche Zusammensetzung im Bereich der Spleißstelle SP bei, unbeeinflußt durch Fremdkörper wie z. B. Rußpartikel. Dadurch können besonders feste, insbeson­ dere zugfeste und hochbelastbare Spleißverbindungen zwischen den beiden Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 hergestellt werden. Die durch Verschweißen miteinander verbundenen Lichtleit­ fasern CO1 bzw. CO2 weisen vorteilhaft eine Zugfestigkeit von mindestens 30%, insbesondere zwischen 50 und 100%, der ursprünglichen Faserfestigkeit auf.

Nach Aufschmelzen des Glasmaterials an der Spleißstelle SP können die beiden Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 vorteilhaft leicht ineinandergeschoben werden, d. h. aufeinander zube­ wegt werden, um mit Hilfe der Oberflächenspannung des auf­ geschmolzenen Glasmaterials die beiden Kerne der Lichtleit­ fasern CO1 bzw. CO2 optimal fluchtend mit einer glatten, einheitlichen und homogenen Außenoberfläche verbinden zu können.

Die dem Gasstrom GS1 zugeordnete Gasflamme weist während des Schweißvorganges im Bereich der Spleißstelle SP zweck­ mäßigerweise eine Temperatur zwischen 1600 und 1900°C, insbesondere um 1730°C, für eine weitgehend rückstands­ freie Verbrennung auf.

Der Schweißvorgang kann aufgrund unterschiedlicher Kriterien abgebrochen werden. Zum Beispiel kann die Bedienperson den Schweißvorgang nach einer bestimmten, wählbaren Zeitdauer AT manuell abbrechen. In Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Zeitgeber CL die Zeit AT an, zu der der Schweißvorgang vor­ teilhaft abgebrochen wird. Die Anzeige des Zeitpunktes AT kann mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung LED, insbesondere einer Leuchtdiode, am Zeitgeber CL erfolgen. Daneben ist zusätzlich oder unabhängig hiervon auch eine akustische Anzeige zweckmäßig. Als Zeitdauer AT für den eigentlichen Schweißvorgang ist vorzugsweise eine Zeit zwischen 20 und 60 sec, insbesondere zwischen 30 und 40 sec, gewählt. Ein automatischer Abbruch des Schweißvorganges kann vorteilhaft mit Hilfe des Zeitgebers CL in Fig. 1 über ein Steuersi­ gnal SS4 entlang einer Steuerleitung SL4 an die Steuervor­ richtung SV1 erfolgen. Diese schließt dann mittels des Steuersignales SS5 über die Steuerleitung SL5 das Ventil VE an der Gasleitung GL für die Gaszufuhr.

Schließlich werden in einem letzten Arbeitsschritt die bei­ den blanken Lichtwellenleiter CO1 bzw. CO2 im Bereich ihrer Spleißstelle SP wieder mit geeignetem Beschichtungsmaterial umgeben, das ungefähr ihrem ursprünglichen Beschichtungsma­ terial entspricht.

In Fig. 2 ist eine zweite, erfindungsgemäße Einrichtung SE2 zum Verschweißen von Lichtleitfasern dargestellt, wo­ bei die Zündvorrichtung ZV2 mit dem Zündelement ZE2 eine zu Fig. 1 unterschiedliche Lage einnimmt. Unverändert übernommene Elemente aus Fig. 1 sind in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das strichpunktiert ein­ gerahmte Zündelement ZE2 ist bezüglich der Spleißstelle SP in einem dem Gasbrenner GB1 gegenüberliegenden Bereich AZ des Gasstromes GS1 angeordnet, das heißt, das Zündelement ZE2 liegt sozusagen hinter der Spleißstelle SP der mitein­ ander zu verschweißenden Lichtleitfasern CO1 und CO2. Die­ se Position der Zündvorrichtung ZV2 zusammen mit ihrem Zündelement ZE2 ist in Fig. 2 strichpunktiert eingerahmt und mit ZP2 bezeichnet. Somit ist zumindest das Zündelement ZE2 oder gegebenenfalls wie hier die gesamte Zündvorrichtung ZV2 außerhalb eines Gasstrom-Bereiches DZ positioniert, der zwischen dem Gasbrenner GB1 und der Spleißstelle SP der zu verschweißenden Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2 liegt. In die­ ser Lage ZP2 zündet die Zündvorrichtung ZV2 den Gasstrom GS1 mittels eines Lichtbogens LB2, der durch zwei Elektro­ den E12 und E22 des Zündelementes ZE2 mittels einer elektri­ schen Hochspannungseinheit HE2 erzeugt wird. Der Lichtbogen LB2 erstreckt sich dabei parallel zur gemeinsamen Längs­ achse GLA der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern CO1 bzw. CO2, so daß eine Emission von Partikeln in Rich­ tung auf die Spleißstelle SP weitgehend vermieden ist.

Zweckmäßig kann es schließlich auch sein, das Zündelement ZE2 entlang der oder quer zur Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 in der Nähe der Spleißstelle SP, mög­ lichst außerhalb der Zone DZ des Gasstromes GS1 zu posi­ tionieren, d. h. seitlich von der Spleißstelle SP.

Das Zünden des Lichtbogens LB2 kann manuell oder automa­ tisch mit Hilfe der Steuervorrichtung SV1 (entsprechend Fig. 1) erfolgen, die ein Steuersignal SS7 über eine Steuerleitung SL7 an die Hochspannungseinheit HE2 der Zündvorrichtung ZV2 übermittelt.

Diese Anordnung der Elektroden E12 und E22 des Zündelemen­ tes ZE2 in der Position ZP2 verhindert somit weitgehend, daß bereits beim Zünden des Gasstromes GS1 Partikel durch die Gasströmung in Richtung von SA1 auf die blanken Licht­ leitfasern CO1 und/oder CO2 im Bereich ihrer Spleißstelle SP geblasen bzw. transportiert werden. Vielmehr werden Emis­ sionsstoffe, die vom Zündvorgang herrühren, in Richtung der Hauptströmungsrichtung SA1 des Gasstromes GS1 von der Spleißsstelle SP weggeblasen bzw. weggetragen, d. h., der Transportweg für emittierte Partikel bzw. Fremdkörper führt von der Spleißstelle SP sofort weg. Auf diese Weise kann die Spleißstelle SP vom Gasstrom GS1 bzw. von der zugehöri­ gen Gasflamme weitgehend rückstandsfrei von Emissionsparti­ keln des Zündelementes ZE2 umspült werden.

Auch während des nachfolgenden, eigentlichen Schweißvor­ ganges kann die Zündvorrichtung ZV2 sowie ihr Zündelement ZE2 die Position ZP2 vorteilhaft beibehalten. Der Grund dafür ist, daß die Elektroden E12 und E22 des Zündelemen­ tes ZE2 ständig in diejenige Zone AZ des Gasstromes GS1 eintauchen, in der dessen Strömungsrichtung, gekennzeich­ net durch den Pfeil SA1, von der Spleißstelle SP wegzeigt bzw. wegführt. Die Gefahr, daß Partikel während des Schweiß­ vorganges von den Elektroden E12 bzw. E22 auf die Lichtleit­ fasern CO1 bzw. CO2 transportiert und dort abgelagert wer­ den, ist somit weitgehend verhindert.

Für eine besonders sichere Anordnung des Zündelementes ZE2 der Zündvorrichtung ZV2 während des Zündvorganges sowie während des Schweißvorganges kann das Zündelement ZE2 und/oder gegebenenfalls die gesamte Zündvorrichtung ZV2 in eine Schweißposition SP2 entsprechend den Ausführungen von Fig. 1 gebracht werden. Diese Schweißposition SP2 ist in Fig. 2 strichpunktiert eingerahmt angedeutet. Die Posi­ tion ZP2 stellt dann analog zu Fig. 1 die Zündposition für die Zündvorrichtung ZV2 dar. Für den Zündvorgang nimmt das Zündelement ZE2 also die Lage ZP2 ein und für den Schweißvorgang die Lage SP2. In der Schweißposition SP2 weist das Zündelement ZE2 vorteilhaft einen größeren Ab­ stand zur Zone AZ des Gasstromes GS1 als in der Zündpo­ sition ZP2 auf. Insbesondere liegt in Fig. 1 die Zünd­ vorrichtung ZV2 zusammen mit ihrem Zündelement ZE2 voll­ ständig außerhalb des Gasstromes GS1. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung der Schweißverbindung an der Spleiß­ stelle SP durch das Zündelement ZE2 während des Zündvor­ ganges und zugleich während des Schweißvorganges minimal gehalten werden. Das Verfahren der Zündvorrichtung ZV2 mit dem Zündelement ZE2 in die beiden Positionen ZP2 und SP2 ist in Fig. 2 mittels eines Doppelpfeiles V2 gekennzeich­ net. Entsprechend zu Fig. 1 kann zweckmäßigerweise die Betätigunsvorrichtung BV vorgesehen sein, mit deren Hilfe sich die Zündvorrichtung ZV2 entweder manuell oder auch automatisch entsprechend dem Pfeil V2 hin- und herbewegen läßt. Die Betätigungsvorrichtung BV läßt sich analog zu Fig. 1 mittels des Steuersignal SS1 bedienen, was durch einen Wirkpfeil WP2 angedeutet ist.

Das Ansteuern und Betätigen der Haltevorrichtungen HL1 bzw. HL2 für die Lichtwellenleiter LW1 bzw. LW2 sowie das Bedienen des Gasbrenners GB1 und/oder der Zündvorrichtung ZV2 kann vorteilhaft analog zu den Ausführungen von Fig. 1 durchgeführt werden.

Insgesamt betrachtet kann also durch eine geeignete Posi­ tionierung des Zündelementes zumindest für den relativ kritischen Zündvorgang sowie auch für den nachfolgenden Schweißvorgang weitgehend verhindert werden, daß Partikel vom Zündelement auf die blanken Lichtwellenleiter LW1 bzw. LW2 im Bereich ihrer Verbindungsstelle SP gelangen können. Dadurch bleiben die Materialeigenschaften der Lichtleit­ fasern CO1 bzw. CO2 im wesentlichen unbeeinträchtigt. Auf diese Weise können besonders feste, hochbelastbare, ins­ besondere zugfeste Schweißverbindungen hergestellt werden. Die Lichtleitfasern CO1 und CO2 weisen im Bereich ihrer Spleißstelle SP dann annähernd die gleichen mechanischen und optischen Güte-, d. h. Qualitätseigenschaften, auf, wie die unverschweißten, ursprünglichen Lichtleitfasern.

Für den Fall, daß zwei Mehrfaserstrukturen, insbesondere zwei Bandleitungen, miteinander selektiv verschweißt wer­ den sollen, können die Schweißverbindungen zwischen deren korrespondierenden Lichtwellenleiterpaaren nacheinander oder auch gleichzeitig bei entsprechend großflächig ge­ wählter Form der Gasflamme bzw. des Gasstromes gemäß den Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 hergestellt werden.

Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Einrichtungen nach den Fig. 1 und 2 zweckmäßigerweise Bestandteil eines Spleißgerätes für die Einfaser- bzw. Mehrfasertechnik.

Claims (17)

1. Verfahren zum Verschweißen von Lichtwellenleitern (LW1, LW2) mit einem Gasbrenner (GB1), dessen Gasstrom (GS1) mit einer ein Zündelement (ZE1, ZE2) aufweisenden Zündvorrichtung (ZV1, ZV2) gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (ZE1, ZE2) der Zündvorrichtung (ZV1, ZV2) zumindest in der Schweißposition (SP1, SP2) außerhalb des Gasstrombereiches (GS1, DZ) positioniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (ZE1) während des Verschweißens der Lichtwellenleiter (LW1, LW2) in eine in einem größeren Abstand zur Hauptströmungsrichtung (SA1) des Gasstromes (GS1) als in der Zündposition (ZP1) liegende Position (SP1) gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zündelement (ZE1) in der Schweißposition (SP1) ein 4 bis 10 mal größerer Abstand zur Hauptströmungsrichtung (SA1) des Gasstromes (GS1) als in der Zündposition (ZP1) gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (ZE2) zum Zünden des Gasstromes (GS1) in eine Zündposition (ZP2) außerhalb des zwischen dem Gasbrenner (GB1) und der Spleißstelle (SP) der Lichtwellenleiter (LW1, LW2) liegenden Bereiches (DZ) gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zündelement (ZE2) die Zündposition (ZP2) während des nachfolgenden Verschweißens der Lichtwellenleiter (LW1, LW2) als Schweißposition beibehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (GS1) auf eine Breite zwischen 1 und 8 mm quer zu seiner Hauptströmungsrichtung (SA1) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (GS1) bezüglich seiner Hauptströmungsrich­ tung (SA1) auf eine Länge zwischen 5 und 20 mm eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Gasbrenner (GB1) ein Propan/Sauerstoff-Gasgemisch verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Gasbrenners (GB1) von der Spleißstelle (SP) zwischen 2 und 7 mm gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spleißen bei einer Temperatur zwischen 1600 und 1900°C, insbesondere bei 1750°C, durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 mit 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zünddauer eine Zeit zwischen 0,05 und 0,5 sec. insbesondere von 0,1 sec, gewählt wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gasbrenner (GB1) und eine ein Zündelement (ZE1, ZE2) aufweisende Zündvorrichtung (ZV1, ZV2), wobei diese ver­ schiebbar im Gasbrenner angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das als eigenständige Baueinheit ausgebildete Zündelement (ZE1) in einer Zündposition (ZP1) und in einer Schweißposition (SP1) anordenbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom (GS1) des Gasbrenners (GB1) senkrecht auf die Spleißstelle (SP) der Lichtwellenleiter (LW1, LW2) gerichtet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 mit 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündelement (ZE1, ZE2) eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 mit 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündelement (ZE1, ZE2) Elektroden (E1, E2) zur Erzeugung eines Lichtbogens (LB1, LB2) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Elektroden (E1, E2) einen Abstand zwischen 1 mm und 4 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 2,5 mm aufweisen.