DE4412563A1 - Einrichtung und Verfahren zum Kühlen einer zu fertigenden Lichtleitfaser - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zum Kühlen einer zu fertigenden LichtleitfaserInfo
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- DE4412563A1 DE4412563A1 DE19944412563 DE4412563A DE4412563A1 DE 4412563 A1 DE4412563 A1 DE 4412563A1 DE 19944412563 DE19944412563 DE 19944412563 DE 4412563 A DE4412563 A DE 4412563A DE 4412563 A1 DE4412563 A1 DE 4412563A1
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen einer zu
fertigenden Lichtleitfaser unter Verwendung mehrerer nach in
nen gerichteter, in einer Struktur rings um die Faserlängs
achse und in voneinander verschiedenen Höhenlagen angeordne
ter Ausströmöffnungen für Kühlgasströme.
Eine derartige Kühleinrichtung ist aus der EP 0 312 081 B1
bekannt, bei der mehrere, einzelne Röhren achsparallel sowie
in Abständen zueinander rings um eine zu kühlende Lichtleit
faser herum angeordnet sind. Diese Röhren weisen nach innen
hin Ausströmöffnungen für Kühlgasströme in nicht punktsymme
trischen Positionen sowie in voneinander verschiedenen Höhen
lagen als Ortspunkte einer gedachten Spiralwendel auf. In ei
ner derartigen Struktur angeordnete Ausströmöffnungen tragen
beim Durchlaufen einer Schleife der Spiralwendel entsprechend
der Abfolge der Positionsnummern der Röhren in Umfangsrich
tung gezählt jeweils mit einem Kühlgasstrom zur Abkühlung der
Lichtleitfaser in inkrementell aufeinander folgenden Höhenla
gen bei. Hierbei sind jeweils zwei der in Faserlängsrichtung
betrachtet unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausströmöffnungen
und damit deren Kühlgasströme lediglich um einen spitzen
Winkel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet.
Derartig spitzwinklig zueinander ausgerichtete Kühlgasströme
üben auf die Lichtleitfaser entlang deren Längsachse Radial
kräfte mit einer betragsmäßig sinus- bzw. schlangenlinienför
migen Kraftverteilung bezogen auf die jeweilige Spiralwindung
aus. Dadurch besteht die Gefahr, daß es zu unzulässigen Bean
spruchungen, wie zum Beispiel Schwingungen, oder sonstigen
Störungen der Lichtleitfaser kommt, wodurch die einwandfreie
Kühlung und damit Fertigung der Lichtleitfaser beeinträchtigt
sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kühl
einrichtung zur Lichtleitfaserfertigung bereitzustellen, die
unter einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten einwandfrei
sowie zuverlässig arbeitet. Diese Aufgabe wird bei einer Ein
richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß je
weils einer ersten Ausströmöffnung der Struktur mindestens
eine in der Höhenlage nächstliegende Ausströmöffnung derart
zugeordnet ist, daß jeweils die Strömungsrichtungen der Kühl
gasströme aus diesen beiden benachbarten Ausströmöffnungen
möglichst weitgehend gegeneinander gerichtet sind.
Dadurch ist jeweils dem Kühlgasstrom aus einer ersten Aus
strömöffnung der Struktur ein Gegenstrom aus mindestens einer
in der Höhenlage nächstliegenden Ausströmöffnung im wesentli
chen entgegengerichtet. Somit ist in Faserlängsrichtung be
trachtet für eine sofortige, möglichst weitgehende Kompensa
tion einer vom jeweiligen Kühlgasstrom auf die Lichtleitfaser
herrührenden Radialkraft gesorgt. Eine ungleichmäßige Fa
serbelastung und damit auch unzulässige Faserstörungen, wie
zum Beispiel Faserschwingungen, sind dadurch weitgehend ver
mieden, und zwar z. B. selbst bei sehr hohen Faserziehge
schwindigkeiten, Kühlgas-Strömungsgeschwindigkeiten oder gar
einer etwaig außermittigen Ziehlage der Lichtleitfaser. Ge
genüber dem bekannten Stand der Technik ist eine wesentlich
effektivere sowie zuverlässigere Abkühlung der zu fertigenden
Lichtleitfaser ermöglicht. Denn durch den möglichst weitge
henden Ausgleich der Radialkräfte, die jeweils von zwei Kühl
gasströmen in zwei in der Höhenlage nächstliegenden Positio
nen der Faserlängsachse auf diese ausgeübt werden, ist eine
weitgehende Stabilisierung der Faserlaufruhe sichergestellt.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist somit unter einer
Vielzahl praktischer Gegebenheiten, wie zum Beispiel der
Verwendung von Luft als Kühlgas, sehr hohen Faserziehge
schwindigkeiten oder sehr kurzen Verweilzeiten der zu küh
lenden Faser in der Kühleinrichtung, weit weniger störanfäl
lig.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Kühlen ei
ner zu fertigenden Lichtleitfaser, wobei die Lichtleitfaser
jeweils von Kühlgasströmen aus mehreren, in einer Struktur
rings um die Faserlängsachse angeordneten, nach innen gerich
teten Ausströmöffnungen in voneinander verschiedenen Höhenla
gen getroffen wird, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Lichtleitfaser jeweils nach einem Kühlgasstrom aus einer
ersten Ausströmöffnung der Struktur von einem in der Höhen
lage nächstliegenden Kühlgasstrom aus einer weiteren Aus
strömöffnung mit einer möglichst weitgehend entgegengesetzten
Strömungsrichtung getroffen wird.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran
sprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an
hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemäße
Einrichtung zum Kühlen einer Lichtleitfaser,
Fig. 2 schematisch den Aufbau einer Fertigungslinie für
Lichtleitfasern mit einer Kühleinrichtung nach
Fig. 1,
Fig. 3 schematisch im Längsschnitt Kühlelemente der Ein
richtung nach Fig. 1 parallel nebeneinander ange
ordnet,
Fig. 4 schematisch im Querschnitt eine Ausströmöffnung
nach Fig. 3 im Detail,
Fig. 5 schematisch im Querschnitt eine erste Abwandlung
der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 6 schematisch in vergrößerter, teilweise perspek
tivischer Darstellung eine Düse als Ausströmöff
nung nach Fig. 3,
Fig. 7 in schematischer Gesamtdarstellung auf die zu
kühlende Lichtleitfaser einwirkende Radialkräfte
herrührend von Kühlgasströmen in fünf aufeinander
folgenden Höhenlagen angeordnet entsprechend der
Struktur der Ausströmöffnungen nach Fig.
1,
Fig. 8 mit 10 jeweils die verktorielle Summe von 2, 3, 4
sowie fünf Radialkräften nach Fig. 7
bei einer erfindungsgemäßen Anordnung
der Ausströmöffnungen nach Fig. 1,
Fig. 11 schematisch im Querschnitt eine zweite Abwand
lung der erfindungsgemäßen Einrichtung nach
Fig. 1,
Fig. 12 schematisch im Querschnitt eine dritte Abwandlung
der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 1,
und
Fig. 13 schematisch eine Radialkraftverteilung in Faser
längsrichtung betrachtet bei einer erfindungsge
mäßen Einrichtung nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemä
ße Kühleinrichtung KV1, die beispielhaft fünf Kühlelemente
KE1 mit KE5 zur Kühlung einer vertikal, d. h. senkrecht zur
Zeichenebene abgezogenen Lichtleitfaser LF aufweist. Unter
Lichtleitfaser wird in diesem Zusammenhang eine blanke, nicht
umhüllte (nicht gecoatete) optische Glasfaser verstanden,
wie sie unmittelbar nach ihrem vertikalen Ziehprozeß aus
einer Vorform (Preform) vor dem Aufbringen äußerer Umhül
lungsschichten (primäres und sekundäres Coating) vorliegt.
(vergleiche Herstellungsprozeß in Fig. 2). Die Kühlelemente
KE1 mit KE5 sind jeweils in einem radialen Abstand D rings um
die Längsachse der Lichtleitfaser LF herum aneinandergesetzt
und zwar zum Beispiel bei Betrachtung im Gegenuhrzeigersinn
in der Reihenfolge KE1, KE4, KE2, KE5 und KE3. Der räumliche
Abstand D der jeweiligen Kühlelement-Innenwand von der
Lichtleitfaser LF ist zweckmäßigerweise zwischen 3 und 25 mm,
bevorzugt zwischen 5 und 10 mm, gewählt. Die Kühlelemente KE1
mit KE5 weisen jeweils eine axiale Erstreckung in Faser
längsrichtung, vorzugsweise möglichst parallel zur Faser
längsachse, auf. Vorzugsweise erstrecken sie sich in axialer
Richtung auf einer Länge zwischen 500 und 8000 mm, insbeson
dere zwischen 2000 und 5000 mm.
Die Kühlelemente KE1 mit KE5 stoßen im Querschnitt betrachtet
in Umfangsrichtung jeweils mit ihren Seitenwänden aneinander
und umgeben insgesamt die Lichtleitfaser LF konzentrisch in
Form einer weitgehend geschlossenen Ringstruktur. Sie bilden
somit insgesamt eine Art langgestrecktes, rotationssymmetri
sches Kühlrohr um einen vorgebbaren Kühlabschnitt der Licht
leitfaser LF herum. Dazu sind die fünf Kühlelemente KE1 mit
KE5 bevorzugt möglichst formgleich ausgebildet. Sie weisen in
Fig. 1 jeweils im wesentlichen die geometrische Gestalt ei
nes Kreissektors bzw. -segments auf, das heißt hier im Aus
führungsbeispiel ein Fünftel eines Vollkreises. Ihre Seiten
wände, wie zum Beispiel SW1 beim Kühlelement KE1, verlaufen
weitgehend in radialer Richtung. Sie treffen allerdings nicht
im Zentrum der Kühleinrichtung KV1 von Fig. 1 zusammen,
sondern enden vorher im Abstand D zur Zentralachse der
Kühleinrichtung KV1. Ihre der Zentralachse zugewandte Stirn
seite verläuft etwa tangential in Umlaufrichtung. Es ergibt
sich also für das jeweilige Kühlelement näherungsweise die
Form eines Trapezes, dessen Schmalseite radial nach innen hin
liegt, dessen radial außen liegende Breitseite im wesentli
chen kreisbogenförmig verläuft und das radial verlaufende
Seitenwände aufweist.
Jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Kühlelemente, wie
zum Beispiel KE1 und KE4, sind mit Hilfe eines Verschlußele
ments wie zum Beispiel VE14 in Umfangsrichtung aneinander ge
klammert. Dazu ist im radial außen liegenden Bereich zum Bei
spiel der Kühlelemente KE1, KE4 ein Zwischenraum ZL mit einer
etwa pfeilförmigen Querschnittsform vorgesehen, das heißt der
Zwischenraum ZL weist das Profil eines Pfeilschaftes mit ei
ner dazugehörigen, radial nach innen gerichteten Pfeilspitze
auf. In diesen Zwischenraum ZL zwischen den beiden Kühlele
menten KE1 und KE4 greift radial von außen das schienenartige
Verschlußelement VE14 federnd ein. Es hintergreift mit Wi
derhaken WH1, WH4 sich in Umfangsrichtung in den Zwischenraum
ZL hinein erstreckende Vorsprünge VS1 und VS4 der Kühlele
mente KE1 und KE4 am Schaftansatz des Zwischenraums ZL, das
heißt im Übergangsbereich zwischen dessen Pfeilschaft und
Pfeilspitze. In gleicher Weise sind jeweils auch die anderen
Paare aneinandergrenzender Kühlelemente KE4/KE2, KE2/KE5,
KE5/KE3, KE3/KE1 miteinander verbunden. Auf diese Weise ist
eine Abdichtung der Kühleinrichtung KV1 radial nach außen
weitgehend sichergestellt.
Die Kühlelemente KE1 mit KE5 bilden somit insgesamt eine im
wesentlichen radial nach außen geschlossene Struktur, insbe
sondere ein Kühlrohr, das im Zentrum einen Kühlraum KR für
die Lichtleitfaser LF entlang eines Faser-Kühlabschnitts
einschließt. Dieser Kühlraum KR weist im einfachsten Fall im
wesentlichen die Form eines regulären Fünfecks auf. In Ver
allgemeinerung ergibt sich für den Kühlraum KR bei ungerad
zahlig vielen sowie formgleichen Kühlelementen insbesondere
die geometrische Gestalt eines Vielecks mit einer ungeradzah
ligen Anzahl von Ecken. In Faserlängsrichtung betrachtet ist
die Lichtleitfaser LF bei den fünf Kühlelementen KE1 mit KE5
von Fig. 1 somit in einem Kühlrohr mit etwa fünfeckiger In
nenkontur geführt.
Um die Lichtleitfaser LF nach ihrem Schmelzziehprozeß aus ei
ner Vorform vorzugsweise aus Quarzglas in möglichst defi
nierter Weise abkühlen zu können, durchläuft sie die Kühlkam
mer KR möglichst zentrisch bzw. mittig positioniert. Ihre
Glasoberfläche wird dort von einem Kühlgas überstrichen. Die
Zuleitung dieses Kühlgases in den Kammerraum KR hinein er
folgt jeweils über Ausströmöffnungen, die jeweils in die
stirnseitigen Innenwände der Kühlelemente KE1 mit KE5 einge
lassen sind. Diese Ausströmöffnungen sind jeweils im wesent
lichen nach innen, bevorzugt radial, zur Zentralachse hin ge
richtet. Sie sind in einer vorgebbaren Struktur rings um die
Faserlängsachse herum sowie in voneinander verschiedenen Hö
henlagen angeordnet bzw. positioniert. Unter Struktur der
Ausströmöffnungen wird im Rahmen der Erfindung die jeweilige
örtliche Verteilung bzw. das jeweilige räumliche Muster, das
heißt praktisch die räumlich-geometrische Anordnung der Aus
strömöffnungen rings um die Faserlängsachse herum verstanden.
Fig. 3 veranschaulicht die Struktur-Verteilung der Ausström
öffnungen bei jedem einzelnen Kühlelement sowie bei Gesamtbe
trachtung der Kühlelemente von Fig. 1. Unverändert übernom
mene Elemente aus der Fig. 1 sind dabei in der Fig. 3 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 3 sind die
fünf Kühlelemente KE1 mit KE5 von Fig. 1 zur besseren Veran
schaulichung jeweils im Längsschnitt gemäß der Reihenfolge
KE1, KE2, KE3, KE4 und KE5 parallel nebeneinander gezeichnet.
Diese Reihenfolge gibt die zyklische Abfolge der Kühlelemente
wieder, mit der diese aus ihren Ausströmöffnungen in Faser
längsrichtung betrachtet sukzessive, das heißt in aufeinan
derfolgenden Höhenlagen jeweils um eine Höhenstufe versetzt
einen Kühlgasstrom in Richtung auf die Lichtleitfaser LF ab
geben. Im einzelnen weisen die Kühlelemente KE1 mit KE5 be
ginnend an ihrem jeweiligen, ausgangsseitigen Ende (in der
linken Bildhälfte) bis zu ihrem jeweiligen einlaufseitigen
Ende (in der rechten Bildhälfte gezählt) folgende zugeordnete
Gruppen von Ausströmöffnungen auf: DU11 mit DU1m, DU21 mit
DU2m, DU31 mit DU3m, DU41 mit DU4m, DU51 mit DU5m. Die örtli
che Lage bzw. Position der jeweiligen Ausströmöffnung ist da
bei jeweils mit einem entgegen der Abzugsrichtung der Licht
leitfaser LF quergestellten Strich gekennzeichnet. Die ein
zelnen Ausströmöffnungen DU11 mit DU1m, DU21 mit DU2m, DU31
mit DU3m, DU41 mit DU4m, DU51 mit DU5m folgen innerhalb der
jeweiligen Gruppe betrachtet in Faserlängsrichtung, d. h. in
axialer Richtung jeweils in äquidistanten Abständen AS auf
einander. Die Ausströmöffnungen der jeweiligen Gruppe sind
also jeweils mit dem gleichen Abstand AS voneinander als
Ortspunkte einer gedachten Verbindungsgeraden in Längsrich
tung angeordnet. Es ist somit jeweils eine sich in Faser
längsrichtung erstreckende Reihe bzw. Kette von Ausströmöff
nungen gebildet. Die Lichtleitfaser LF von Fig. 1 ist auf
diese Weise von fünf, sich jeweils in axialer Richtung er
streckende Reihen (Gruppenreihen) von Ausströmöffnungen DU11
mit DU1m, DU21 mit DU2m, DU31 mit DU3m, DU41 mit DU4m, DU51
mit DU5m umgeben, wobei jeweils zwei benachbarte Gruppenrei
hen um den gleichen Winkel in Umfangsrichtung versetzt ange
ordnet sind.
Sämtliche Ausströmöffnungen der Kühleinrichtung KV1 sind vor
zugsweise gleichartig ausgebildet, so daß aus ihnen im we
sentlichen gleichartige Kühlgasströme, insbesondere mit dem
gleichen Strömungsdruck, gleichen Strömungsprofil, der glei
chen Strömungsgeschwindigkeit sowie Strömungsrichtung, auf
die Lichtleitfaser LF abgegeben werden.
Der Gruppe von Ausströmöffnungen DU11 mit DU1m des Kühlele
ments KE1 ist in der Fig. 3 die Gruppenreihe von Ausström
öffnungen DU21 mit DU2m des Kühlelements KE2 jeweils um eine
Höhenstufe HS in axialer Richtung versetzt zugeordnet. Um ge
nau die gleiche Höhenstufe HS sind weiterhin jeweils die Aus
strömöffnungen DU31 mit DU3m des Kühlelements KE3 entgegen
der Durchlaufrichtung der Lichtleitfaser LF gegenüber den
Ausströmöffnungen DU21 mit DU2m des Kühlelements KE2 ver
setzt. Gleiches gilt jeweils für die Ausströmöffnung DU41 mit
DU4m des Kühlelements KE4 gegenüber den Ausströmöffnungen
DU31 mit DU3m sowie für die Ausströmöffnungen DU51 mit DU5m
des Kühlelements KE5 gegenüber den Ausströmöffnungen DU41 mit
DU4m. Durch diese Struktur der Ausströmöffnungen entweicht
entgegen der Abzugsrichtung der Lichtleitfaser LF betrachtet
ein Kühlgasstrom am ausgangsseitigen Fußende der Kühleinrich
tung KV1 als erstes aus der Ausströmöffnung DU11 des Kühl
elements KE1. Ihm folgen sukzessive in aufeinanderfolgenden,
voneinander verschiedenen Höhenlagen Kühlgasströme aus den
Ausströmöffnungen DU21, DU31, DU41 und DU51 der Kühlelemente
KE2, KE3, KE4 und KE5 nach. Diese Abfolge der Ausströmöffnun
gen DU11 mit DU51 definiert einen Abkühlzyklus, zu dem jedes
Kühlelement KE1 mit KE5 erst nach einem 720° Umlauf, das
heißt zwei 360° Umläufen, um die Längsachse der Lichtleitfa
ser LF von Fig. 1 genau einmal mit einem Kühlgasstrom bei
trägt. Dieser Abkühlzyklus findet seine zyklische Fortsetzung
in der Abfolge der Ausströmöffnungen DU12 mit DU52, DU13 mit
DU53, DU14 mit DU54, . . . , DU1m mit DU5m. Mit anderen Worten
heißt das, daß die Ausströmöffnungen DU11 mit DU51, DU12 mit
DU52, DU13 mit DU53, . . . , DU1m mit DU5m jeweils entgegen
der Abzugsrichtung der Lichtleitfaser LF um die gleiche Hö
henstufe HS versetzt zueinander angeordnet sind, d. h. sie
nehmen also jeweils äquidistant voneinander entfernte Höhen
lagen ein. Die Gruppen von Ausströmöffnungen sind also je
weils um eine Höhenstufe in Längsrichtung gegeneinander ver
schoben, d. h. die zweite Gruppenreihe DU21 mit DU2m ist ge
genüber der ersten Reihe DU11 mit DU1m um die Höhenstufe HS,
die dritte Reihe DU31 mit DU3m gegenüber der zweiten Reihe
wiederum um die Höhenstufe HS, usw . . . . versetzt. Bezugspunkt
für die jeweilige Höhenlage ist für dieses Ausführungsbei
spiel dabei das ausgangsseitige, untere Ende der Kühleinrich
tung KV1 als fiktiver, relativer Nullpunkt. Vorzugsweise ist
jeweils der Höhenabstand bzw. die Höhenstufe HS zwischen zwei
Ausströmöffnungen, wie zum Beispiel DU11, DU21, nächstliegen
der, benachbarter Höhenlage zwischen 2 und 20 mm, insbeson
dere zwischen 5 und 10 mm, gewählt.
Im Querschnittsbild von Fig. 1 sind zusätzlich zur Ausström
öffnung DU11 auch die vier, in der Höhe unmittelbar nachfol
genden Ausströmöffnungen DU21 mit DU51 der übrigen Gruppen
reihen der Struktur miteingezeichnet. Die Ausströmöffnungen
DU21 mit DU51 sind also gegenüber der Ortsposition der Aus
strömöffnung DU11 in vier inkrementell, das heißt gestuft
aufeinanderfolgenden Höhenlagen HS, 2 HS, 3 HS, 4 HS ange
ordnet. Während die Ausströmöffnung DU11 in teilweise per
spektivischer Darstellung in der Zeichenebene von Fig. 1 mit
ausgezogenen Linien dargestellt ist, sind dabei die Aus
strömöffnungen DU21 mit DU51 in ihren davon verschiedenen,
sukzessive nachfolgenden Höhenlagen strichpunktiert angedeu
tet. Im folgenden werden zur besseren Erläuterung der Erfin
dung beispielhaft die beiden Ausströmöffnungen DU11, DU21 als
willkürlich ausgewähltes Paar von Ausströmöffnungen nächst
liegender Höhenlage in ihrer Beziehung zueinander näher un
tersucht. Entsprechende Überlegungen gelten jeweils auch für
beliebig andere, ausgewählte Paare von Ausströmöffnungen
nächstliegender Höhenlage wie zum Beispiel DU31, DU41.
Der Ausströmöffnung DU11 des Kühlelements KE1 ist die Aus
strömöffnung DU21 des Kühlelements KE2 in einer unmittelbar
nachfolgenden, d. h. nächstliegenden Höhenlage zugeordnet und
nicht etwa die um drei Höhenstufen 3 HS (vgl. Fig. 3) gegen
über der Ausströmöffnung DU11 versetzt angeordnete Ausström
öffnung DU41 des Kühlelements KE4. Durch das "Überspringen"
des Kühlelements KE4 ist die Ausströmöffnung DU21 nächsthöhe
rer örtlicher Lage (des nicht angrenzenden, übernächsten
Kühlelements KE2) der Ausströmöffnung DU11 des Kühlelements
KE1 in einer möglichst weitgehend gegenüberliegenden, das
heißt diametralen Position, zugeordnet.
In Fig. 1 sind die Ausströmöffnungen wie zum Beispiel DU11,
DU21 durch bevorzugt kreiszylinderförmige Düsen gebildet.
Diese sind bezüglich ihrer Längserstreckung in etwa radialer
Richtung auf die Faserlängsachse ausgerichtet. Die Kühl
gasströme aus den Ausströmöffnungen DU11 mit DU51 weisen des
halb jeweils eine Hauptabstrahlungsrichtung im wesentlichen
in radialer Richtung und damit senkrecht zur Faserlängsachse
auf. Die Kühlgasströme aus den beiden einander zugeordneten
Ausströmöffnungen DU11 und DU21 sind jeweils mit strichpunk
tiert eingezeichneten Vektorpfeilen GS11 sowie GS21 gekenn
zeichnet. Diese Vektorpfeile repräsentieren jeweils die
Hauptabstrahlungsrichtungen der beiden Kühlgasströme GS11 so
wie GS21. Die beiden Kühlgasströme GS11 sowie GS21 treffen
auf die Längsachse der Lichtleitfaser LF in zwei unmittelbar
aufeinander folgenden, das heißt nächstliegenden Höhenlagen
mit möglichst weitgehend entgegengerichteten Strömungsrich
tungen auf. Dabei sind die Ausströmöffnungen wie zum Beispiel
DU11, DU21 bevorzugt gleichartig ausgebildet, d. h. sie strah
len damit praktisch gleichartige bzw. im Idealfall identische
Kühlgasströme GS11, GS21 auf die Lichtleitfaser LF ab. Die
beiden Ausströmöffnungen DU11, DU21 nächstliegender Höhenlage
und damit ihre Kühlgasströme GS11, GS21 sind bevorzugt um
einen vorgebbaren stumpfen Winkel SW in Umfangsrichtung
betrachtet versetzt bzw. verdreht zueinander positioniert.
Zweckmäßigerweise ist der stumpfe Winkel SW für zwei einander
zugeordnete Ausströmöffnungen wie z. B. DU11, DU12,
entsprechend Fig. 1 höchstens um etwa ± 60°, insbesondere
höchstens um etwa ± 36°, vom Idealwinkel 180° abweichend ge
wählt. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel mit fünf form
gleichen Kühlelementen KE1 mit KE5 ergibt sich insbesondere
ein stumpfer Versetzungswinkel SW von etwa 144° zwischen je
weils zwei einander zugeordneten Gruppenreihen von Ausström
öffnungen wie z. B. DU11 mit DU1m/DU21 mit DU2m. Auf diese
Weise wirkt der Kühlgasstrom GS21, der in der nächstfolgenden
Höhenlage nach dem Gasstrom GS11 auf die Lichtleitfaser
trifft, zu diesem als eine Art Gegenstrom. Aufgrund der rota
tionssymmetrischen Anordnung bei ungeradzahlig vielen Grup
penreihen von Ausströmöffnungen sind natürlich die Ausström
öffnungen inkrementell aufeinander folgender Höhenlagen in
Umfangsrichtung betrachtet jeweils um den gleichen stumpfen
Winkel SW gegeneinander versetzt angeordnet.
Radialkräfte, die gegebenenfalls durch den jeweiligen Gas
druck der Kühlgasströme GS11, GS21 in zwei aufeinander fol
genden Höhenlagen an der Lichtleitfaser LF wirksam werden,
sind aufgrund ihrer möglichst entgegengesetzt gerichteten
Strömungsrichtungen insgesamt, das heißt zusammengenommen be
trachtet, vorteilhaft zumindest teilweise kompensierbar. Es
ist vorzugsweise also dafür gesorgt, daß eine vom jeweiligen
Kühlgasstrom wie zum Beispiel GS11 herrührende Radialkraft
auf die Lichtleitfaser LF bereits eine Höhenstufe HS
(vergleiche Fig. 3) weiter sofort wieder durch eine radiale
Gegenkraft vom nächstliegenden Kühlgasstrom wie zum Beispiel
GS21 möglichst weitgehend ausgeglichen wird. Die auf die
Lichtleitfaser LF in zwei unmittelbar, inkrementell aufeinan
derfolgenden Höhenlagen insgesamt ausgeübte, resultierende
Radialkraft wird somit minimiert. Auf diese Weise ist insbe
sondere vermieden, daß sich die von zwei unmittelbar benach
barten Kühlgasströmen, wie zum Beispiel GS11, GS21, auf die
Lichtleitfaser LF ausgeübten Radialkräfte betragsmäßig auf
summieren bzw. aufakkumulieren, das heißt in der Summe be
tragsmäßig größer als eine einzelne Radialkraft werden. Denn
bereits eine Höhenstufe weiter wird die von einem ersten
Kühlgasstrom, wie zum Beispiel GS11, herrührende Radialkraft
von einer möglichst weitgehend entgegengerichteten Radialkr
aft eines zweiten, in der Höhenlage nächstliegenden Kühlgass
tromes, wie zum Beispiel GS21, in ihrer Wirkung möglichst
aufgehoben. Zusammen mit dem Höhenversatz zweier in Längs
richtung unmittelbar aufeinander folgender Kühlgasströme sind
dadurch die beiden einander zugeordneten Kühlgasströme GS11,
GS21 weitgehend voneinander entkoppelt. Es ist also weitge
hend vermieden, daß sich diese gegenseitig störend beeinflus
sen. Indem die resultierende Radialkraft, die jeweils von
zwei in der Höhenlage nächstliegenden Kühlgasströmen her
rührt, möglichst zu Null gemacht wird, ist auch eine un
gleichmäßige, mechanische Belastung der Lichtleitfaser LF
entlang deren Längsachse weitgehend vermieden. Durch die mög
lichst diametrale Anordnung zweier entlang der Faserlängs
achse nächstliegende Ausströmöffnungen wird jeweils ein Kräf
tegleichgewicht bevorzugt derart eingestellt, daß die Licht
leitfaser LF im wesentlichen nicht einseitig belastet oder
gar zu Faserschwingungen quer zur Faserlängsachse angeregt
wird. Vielmehr wird eine gezielte, vordefinierbare seitliche
Führung, das heißt aktive Stabilisierung des Ziehweges der
Lichtleitfaser LF vorteilhaft ermöglicht und zwar im wesent
lichen geradlinig in vertikaler Ziehrichtung, das heißt mög
lichst arm an unzulässigen Auslenkungen quer, insbesondere
senkrecht zur Faserlängsachse.
Unzulässige Faserbeanspruchungen, Faserstörungen wie zum Bei
spiel Faserschwingungen oder Vibrationen sowie sonstige Stö
rungen des Faserziehprozesses, wie zum Beispiel auf im Zieh
prozeß integrierte Messungen der Faserziehgeschwindigkeit,
des Faserdurchmessers usw. sind damit weitgehend reduziert.
Dies gilt insbesondere selbst bei hohen Faserziehgeschwin
digkeiten, Kühlgasströmgeschwindigkeiten, oder einer etwaig
außermittigen Lage der Lichtleitfaser in der Kühleinrichtung.
Vielmehr ist eine weitgehende Stabilisierung der Faser
laufruhe unter vielfältigen praktischen Gegebenheiten sicher
gestellt. Dies erlaubt vorteilhaft besonders kurze Verweil
zeiten der Lichtleitfaser LF in der erfindungsgemäßen Kühl
einrichtung. Insbesondere sind Verweilzeiten kleiner als 1
sec ermöglicht. Die Lichtleitfaser LF kann vorzugsweise mit
einer Ziehgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, insbesondere
zwischen 10 und 25 m/s, bevorzugt um etwa 18 m/s, ohne unzu
lässige Beeinträchtigungen abgezogen werden.
Es sind durch diese erfindungsgemäße Verteilungs-Struktur der
Ausströmöffnungen insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkei
ten des jeweiligen Kühlgases relativ zur Lichtleitfaser er
möglicht. Deshalb kann eine ausreichende Kühlleistung selbst
mit Kühlgasen relativ geringer Wärmeleitfähigkeit, wie zum
Beispiel Luft, erreicht werden, was gegenüber Kühlmedien hö
herer Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Helium, eine we
sentlich kostengünstigere Alternative ist. Gleichzeitig kann
vorzugsweise der Durchsatz des Kühlgases durch die Kühlein
richtung KE1 erheblich gesteigert werden, so daß eine beson
ders effektive Kühlung der Lichtleitfaser LF ermöglicht ist.
Fig. 13 veranschaulicht schematisch das entlang der Faser
längsachse eingestellte Kräftegleichgewicht für die Struktur
verteilung der Ausströmöffnungen nach Fig. 1. Der zeichneri
schen Einfachheit halber wurden dazu die an der Lichtleitfa
ser LF ausgeübten Radialkräfte in einer gemeinsamen Längs
schnitt-Bildebene eingezeichnet, ohne Rücksicht ihrer tat
sächlichen Versetzungswinkel gegeneinander in Umfangsrich
tung. Jede zweite Radialkraft ist dabei der linken Bildhälfte
zugeordnet, die übrigen Radialkräfte der rechten Bildhälfte.
Für die fünf Kühlgasströme der fünf direkt in Faserlängsrich
tung aufeinander folgenden Ausströmöffnungen DU11 mit DU51
von Fig. 1 ergibt sich beispielhaft folgende Zuordnung. Dem
Kühlgasstrom GS11 mit seiner Radialkraft RK11 rechtsseitig
der Faserlängsachse ist linksseitig die vom Kühlgasstrom GS21
ausgeübte, gleichgroße Radialkraft RK21 in einer um die Hö
henstufe HS in Längsrichtung entgegen der Faserabzugsrichtung
versetzten Position entgegengerichtet. Um die gleiche
Höhenstufe HS (vergleiche Fig. 3) versetzt greift eine
gleich große Radialkraft RK31, die vom Kühlgasstrom aus der
Ausströmöffnung DU31 herrührt, in der rechten Bildhälfte an
der Lichtleitfaser LF an. Alternierend bezüglich der Faser
längsachse liegen um die Höhenstufe HS versetzt jeweils die
weiteren, betragsmäßig gleich großen Radialkräfte RK41 und
RK51, die von den Kühlgasströmen der Ausströmöffnungen DU41,
DU51 herrühren. Dabei ist die Radialkraft RK41 links von der
Faserlängsachse und RK51 rechts davon plaziert. Nach dem
gleichen, alternierenden Schema üben jeweils auch die übrigen
Kühlgasströme Radialkräfte auf die Faserlängsachse entlang
deren Kühl-Abschnitt aus. Da die Kühlgasströme in Faser
längsrichtung betrachtet jeweils um die gleiche Höhenstufe HS
gegeneinander versetzt angeordnet sind sowie jeweils mög
lichst diametral einander entgegengerichtete Strömungsrichtun
gen aufweisen, kann es weit weniger oder gar nicht zu einer
störenden Beeinflussung zweier Kühlgasströme nächstliegender
Höhenlage kommen. Die Kühlgasströme tragen somit vorteilhaft
weitgehend unabhängig voneinander zur Kühlung der Lichtleit
faser bei.
Auf diese Weise sind durch die möglichst entgegengesetzte,
diametrale Strömungszuordnung jeweils zweier benachbarter
Kühlgasströme, wie zum Beispiel GS11, GS21, unzulässige
Schwingungen, Vibrationen oder sonstige Störungen der Lauf
ruhe (Stabilität) der Lichtleitfaser LF reduziert oder weit
gehend vermieden.
Den Ausströmöffnungen der Kühlelemente KE1 mit KE5 von Fig.
1 wird das Kühlgas jeweils über Kühlkanäle LK1 mit LK5 zuge
führt, die sich parallel zur Faserlängsachse erstrecken.
Diese Kühlkanäle LK1 mit LK5 sind im jeweiligen Kühlelement
KE1 mit KE5 vorzugsweise kreiszylinderförmig ausgebildet so
wie symmetrisch eingelassen. Ihnen sind jeweils radial weiter
außen Längskanäle WK1 mit WK5 in Durchlaufrichtung zugeord
net. In diesen ist eine Kühlflüssigkeit (wie zum Beispiel
Wasser) zur Temperierung der Anordnung, das heißt zur Wärme
abfuhr vorgesehen.
Die beiden Kühlgasströme GS11, GS21 von Fig. 1 bewirken eine
Abkühlung der Lichtleitfaser LF durch Wärmekonvektion beim
Auftreffen auf die Glasoberfläche der Lichtleitfaser LF. Um
unerwünschte, unkontrollierbare Reflexionen der Kühlgasströme
GS11, GS21 an den Innenwänden des fünfeckigen Kühlraums KR
und damit Beeinrächtigungen bzw. Störungen des Faserdurch
laufs besonders zuverlässig zu vermeiden, ist den Ausström
öffnungen DU11, DU21 zweckmäßigerweise jeweils eine Beruhi
gungskammer bzw. Beruhigungszone BZ1, BZ2 in einer etwa dia
metral, das heißt um 180° gegenüberliegenden Position zuge
ordnet. Die jeweilige Beruhigungszone wie z. B. BZ1, BZ2 er
streckt sich im Querschnittsbild von Fig. 1 betrachtet, im
wesentlichen radial nach außen. Vorzugsweise weist die Beru
higungszone, wie z. B. BZ1, eine größere, insbesondere 2 bis
10 mal größere radiale Erstreckung als die Strömungszone des
jeweiligen Kühlgasstromes, wie z. B. GS11, von dessen Aus
strömöffnung, wie z. B. DU11, bis zur Faserlängsachse
auf.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich die jeweilige Beruhigungszo
ne auf einer Länge zwischen 10 und 100 mm,
insbesondere zwischen 40 und 80 mm, radial von innen nach
außen. In Faserlängsrichtung betrachtet, sind die Beruhi
gungszonen, wie zum Beispiel BZ1, als etwa rechteckförmige,
radial nach innen- zur Kühlkammer KR hin offene Längskanäle
zwischen jeweils zwei benachbarten Kühlelementen der ungerad
zahligen Gesamtmenge von Kühlelementen vorgesehen. So er
strecken sich beispielsweise die beiden Beruhigungszonen BZ1,
BZ2 jeweils zwischen zwei aneinandergrenzenden Kühlelementen,
wie zum Beispiel KE2, KE5 sowie KE1, KE3 sternförmig radial
nach außen und sitzen damit in den Ecken des gedachten
Fünfecks der Kühlkammer KR. Der Kühlgasstrom GS11 trifft so
mit nicht unmittelbar auf die gedachte Wandecke des Kühlkam
merfünfecks zwischen den beiden Kühlelementen KE2 und KE5,
sondern er kann eine zusätzliche Laufstrecke radial nach au
ßen zurücklegen. Entlang dieser zusätzlichen Beruhigungszone
kann somit seine Strömungsgeschwindigkeit und damit sein
Strömungsdruck vorteilhaft so weit abnehmen, daß unzulässige
Rückwirkungen auf die Lichtleitfaser durch Reflexionen an den
Innenwänden des Kühlraumes KR weitgehend vermieden sind. Die
Kühlgasströmung GS11 läuft also entlang der radialen Er
streckung der Beruhigungskammer bzw. -zone BZ1 vorzugsweise
soweit aus, bis seine ursprüngliche Strömungsgeschwindigkeit
möglichst stark abgebaut ist. Reflektierte Anteile des Kühl
gasstromes GS11, Rückstreuungen oder sonstige auf die Positi
on bzw. Lage der Lichtleitfaser LF rückwirkende Strömungsan
teile oder Wirbel des Kühlgasstromes GS11 sind dadurch weit
gehend vermieden. Aufgrund dieser kontrollierten Beruhigung
z. B. des Kühlgasstromes GS11 aus der Ausströmöffnung DU11 auf
der radial gegenüberliegenden Seite kann vorteilhaft mit be
sonders hohen Strömungsgeschwindigkeiten gearbeitet werden,
was eine sehr effektive Kühlung der Lichtleitfaser ermög
licht. Vorteilhaft können die Strömungsgeschwindigkeiten der
Kühlgasströme zwischen 52 m/s, insbesondere zwischen 10 und
30 m/s gewählt sein.
Analog zu den Kühlgasströmen GS11, GS21 sind in der Fig. 1
auch die Hauptabstrahlungsrichtungen der Kühlgasströme GS31,
GS41 und GS51 aus den Ausströmöffnungen DU31 mit DU51 strich
punktiert eingezeichnet. Diesen Kühlgasströmen ist dort in
gleicher Weise wie den Gasströmen GS11, GS21 jeweils eine Be
ruhigungskammer BZ3 mit BZ5 diametral gegenüberliegend zuge
ordnet. Läuft man gedanklich entgegen der Faserabzugsrichtung
auf der Lichtleitfaser LF weiter, so trifft nach dem Kühl
gasstrom GS21 nicht der (bei Betrachtung im Gegenuhrzeiger
sinn) in Umfangsrichtung folgende Kühlgasstrom GS51 auf die
Lichtleitfaser, sondern der in Umfangsrichtung übernächste
Kühlgasstrom GS31 aus der Ausströmöffnung DU31 des übernäch
sten Kühlelements KE3 bzw. dessen Gruppenreihe DU31 mit DU3m.
Bei fünf Gruppenreihen von Ausströmöffnungen DU11 mit DU1m,
DU21 mit DU2m, DU31 mit DU3m, DU41 mit DU4m sowie DU51 mit
DU5m um die Faserlängsachse herum trägt somit allgemein aus
gedrückt jede zweite Gruppenreihe bei einem 360° Umlauf um
die Faserlängsachse herum mit einem Kühlgasstrom zur Abküh
lung bei. Die Gruppenreihe von Ausströmöffnungen DU31 mit
DU3m und damit deren Ausströmöffnung DU31 befindet sich also
in einer Position, die in Umfangsrichtung betrachtet gegen
über der Ausströmöffnung DU21 um den gleichen Versetzungswin
kel SW wie diese gegenüber der Ausströmöffnung DU11 versetzt
ist. Damit ergibt sich bei der Betrachtung dieser beiden
Kühlgasströme GS21, GS31 (analog zu den Kühlgasströme GS11,
GS21) zumindest teilweise eine Kompensation deren hervorgeru
fenen Radialkräfte. Die Ausströmöffnungen, wie z. B. DU11 mit
DU51, nehmen somit Plätze ein, die bei einem 720° Umlauf,
d. h. zwei 360° Umläufen auf der Ortskurve einer gedachten,
gestuften Wendeltreppe um die Lichtleitfaser sitzen.
Bei diesem ersten gedanklichen Umlauf von 360° um die Licht
leitfaser LF tragen im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.
1 jeweils die drei Kühlgasströme GS11, GS21 sowie GS31 in
drei inkrementell aufeinanderfolgenden Höhenstufen zur Ab
kühlung bei. Nach dem Kühlgasstrom GS31 trifft in einer dar
auffolgenden Höhenlage um eine weitere Höhenstufe HS versetzt
der Kühlgasstrom GS41 aus der Ausströmöffnung DU41 des Kühl
elements KE4 auf die Lichtleitfaser LF. Dabei sind die beiden
Ausströmöffnungen DU31, DU41 mit den Kühlgasströmen GS31 so
wie GS41 wiederum in zwei nächstliegenden Höhenlagen sowie
möglichst in entgegengesetzter Richtung, das heißt diametral
zueinander angeordnet. Nach diesem aufgezeigten Schema sind
schließlich auch die Ausströmöffnungen DU41 sowie DU51 posi
tioniert, deren Gasströme GS41, GS51 in den nächsten beiden
Höhenlagen auf die Lichtleitfaser LF treffen. Damit tragen
die beiden Kühlgasströme GS41, GS51 während eines zweiten
360° Umlaufes zur Abkühlung der Lichtleitfaser LF bei. Insge
samt ergibt sich somit nach zwei 360° Umläufen ein Abkühlzy
klus, zu dem jeweils jedes Kühlelement KE1 mit KE5 und damit
jede der fünf Gruppenreihen von Ausströmöffnungen genau ein
mal einen Kühlgasstrom GS11 mit GS51 auf die Lichtleitfaser
LF richtet.
In Fig. 7 sind unter der Annahme fünf gleichartiger Kühl
gasströme GS11 mit GS51 von Fig. 1 deren jeweils zugeordnete
Radialkräfte F1 mit F5 jeweils schematisch mit betragsmäßig
gleich großen Vektorpfeilen in einer gemeinsamen Zeichenebene
eingetragen.
In Fig. 8 ist die vektorielle Summe der beiden gleich großen
Radialkräfte F1 und F2 von Fig. 7 gebildet, die durch das
Paar der Kühlgasströme GS11, GS21 von Fig. 1 an der Licht
leitfaser LF in zwei, um eine Höhenstufe HS gegeneinander
versetzten Höhenlagen wirksam werden. Die resultierende Kraft
auf die Lichtleitfaser LF ist in Fig. 8 mit F12 bezeichnet.
Sie ist betragsmäßig kleiner als die jeweilige Einzel-Radial
kraft F1 bzw. F2. Durch die paarweise, möglichst weitgehend
entgegengesetzte bzw. diametrale Ausrichtung jeweils zweier
in der Höhenlage nächstliegender Kühlgasstrahlen wird die be
tragsmäßige Aufaddierung deren Radialkräfte auf einen Be
tragswert größer als der Einzelbetrag eines Kühlgasstromes
vermieden.
Gleiches gilt auch für die vektorielle Summe der drei gleich
großen Radialkräfte F1, F2 und F3 von Fig. 7, die von den
drei Kühlgasströmen GS11, GS21 sowie GS31 in drei aufeinander
folgenden Höhenlagen hervorgerufen werden. Die vektorielle
Summe dieser drei Radialkräfte F1, F2 und F3 ist in Fig. 9
mit F13 bezeichnet, wobei ihr Betrag dem der resultierenden
Kraft F12 von Fig. 8 entspricht.
In Fig. 10 sind schließlich die Radialkräfte F1 mit F4 der
Kühlgasströme GS11 mit GS41 von Fig. 1 vektoriell aufad
diert. Ihre vektorielle Summe F14 weist denselben Betrag wie
eine einzelne Radialkraft F1 mit F5 auf, das heißt es ergibt
sich auf keinen Fall eine betragsmäßige Aufsummierung der
Einzelbeträge der Radialkräfte über den Betrag einer einzel
nen Radialkraft hinaus. Die vektorielle Summe der Radial
kräfte mindestens zweier in Längsrichtung aufeinander folgen
der Kühlgasströme bleibt also stets betragsmäßig kleiner oder
höchstens gleich dem Radialkraftbetrag eines einzelnen Kühl
gasstromes. Nach einem vollständigen Abkühlzyklus, das heißt
also zum Beispiel nach den fünf Kühlgasströmen GS11 mit GS51
von Fig. 1 in fünf aufeinander folgenden Höhenlagen, ergibt
sich schließlich für deren Radialkräfte F1 mit F5 in der vek
toriellen Summe eine vollständige Kompensation, das heißt ei
ne Resultierende von null. Dies ist in Fig. 10 dadurch ange
deutet, daß dem Vektorpfeil F14 der Vektorpfeil für die Ra
dialkraft F5 des Kühlgasstromes GS51 um genau 180° entgegen
gesetzt soweit betragsmäßig gleich groß ist.
Auf diese Weise ermöglicht es die erfindungsgemäße Struktur
bzw. Verteilung der Ausströmöffnungen gemäß den Fig. 1 und
3, daß sich bereits zwei, an der Lichtleitfaser um eine Hö
henstufe voneinander entfernt wirksam werdende Radialkräfte,
wie zum Beispiel F1 und F2, von Fig. 8 möglichst weitgehend
kompensieren. Deren insgesamt auf die Lichtleitfaser LF aus
geübte resultierende Kraft F12 ist betragsmäßig kleiner als
ihr Einzelbetrag. Dies gilt auch für drei, d. h. mehr als zwei
Radialkräfte, wie zum Beispiel F1, F2 und F3, dreier aufein
ander folgender Kühlgasströme wie zum Beispiel GS11, GS21,
GS31 von Fig. 1. Selbst die Radialkräfte F1, F2, F3 und F4
der vier aufeinander folgenden Kühlgasströme GS11, GS21, GS31
und GS41 nach Fig. 1 sind in ihrer vektoriellen Summe nicht
größer als der Betrag einer Einzelkraft, wie zum Beispiel F1.
Bei der Erfindung ist also stets sichergestellt, daß es zu
keiner betragsmäßigen Aufaddierung der Radialkräfte größer
als der Betrag einer einzelnen Radialkraft wie zum Beispiel
F1 kommt, das heißt die vektorielle Summe mindestens zweier
in Längsrichtung aufeinanderfolgender Radialkräfte ist stets
kleiner oder höchstens gleich dem Betrag einer einzelnen Ra
dialkraft.
Dadurch sind besonders zuverlässig Faserschwingungen oder Vi
brationen reduziert, selbst bei sehr hohen Strömungsgeschwin
digkeiten, was stabilere sowie effektivere Fertigungsbedin
gungen ermöglicht. Dies wird bei der Erfindung dadurch er
reicht, daß jeweils einer ersten Ausströmöffnung der Struktur
mindestens eine in der Höhenlage nächst liegende Ausströmöff
nung möglichst diametral gegenüberliegend zugeordnet ist.
Nachfolgende Tabelle 1 stellt exemplarisch nochmals die re
sultierenden Kräfteverhältnisse für fünf in Längsrichtung
aufeinander folgende Kühlgasströme für die Kühleinrichtung
KV1 nach Fig. 1 zusammen:
Alternativ zur weitgehend radialen Ausrichtung der Ausström
öffnungen auf die Lichtleitfaser LF von Fig. 1 kann es auch
vorteilhaft sein, die Ausströmöffnungen gegenüber der Längs
achse der Lichtleitfaser LF etwas schräg zu stellen. Die
Hauptabstrahlungsrichtungen der Kühlgasströme von Fig. 1
sind dann nicht senkrecht zur Faserachse angeordnet, sondern
wie in Fig. 4 mit einem spitzen Anstellwinkel SPW zur Faser
längsachse entgegen der Durchlaufrichtung AR der Lichtleitfa
ser LF. Dadurch weist die jeweilige Kühlgasströmung nicht nur
eine Radialkomponente, sondern zusätzlich auch eine Strö
mungskomponente in axialer Richtung entgegengesetzt zur Fa
serziehrichtung AR auf. Dies verbessert weiterhin die Kühlung
der Lichtleitfaser LF durch eine Art gegen-Wind-Effekt. Die
Schrägstellung der Ausströmöffnungen ist in Fig. 3 jeweils
durch einen schräg gestellten Strich angedeutet.
Fig. 4 zeigt in vergrößerter Querschnittsdarstellung bei
spielhaft die derart schräg gestellte Ausströmöffnung DU11
von Fig. 3 beim Kühlelement KE1. Unverändert übernommene
Elemente aus den Fig. 1 mit 3 sind dabei jeweils mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Die Ausströmöffnung DU11 ist
in das zugehörige Kühlelement KE1 (vergleiche Fig. 3) unter
dem spitzen Anstellwinkel SPW zur Faserlängsachse eingelas
sen. Ihr Anstellwinkel SPW ist vorzugsweise zwischen 10 und
80°, insbesondere zwischen 45 und 75°, gewählt. Die Ausström
öffnung DU11 ist in Fig. 4 vorzugsweise als Ausströmdüse aus
gebildet. Dazu weist das Kühlelement KE1 eine erste kreiszy
linderförmige Durchgangsöffnung SR1 auf, an die sich in
Richtung auf die Lichtleitfaser LF zu eine im Querschnitt re
duzierte, zweite Durchlaßöffnung SR2 in kreiszylinderförmiger
Form anschließt. Der Übergang zwischen der ersten und der
zweiten Durchgangsöffnung SR1, SR2 ist konisch gestaltet.
Durch diese Durchmesserreduzierung der Ausströmöffnung DU11
auf den Kühlraum KR zu ergibt sich in definierter Weise eine
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und damit ein düsenar
tiger Ausströmeffekt. Zweckmäßigerweise ist ihr Durchmesser
am Ausgang zwischen 0,2 und 5 mm, insbesondere zwischen 0,5
und 3 mm, gewählt.
Selbstverständlich kann auch eine separat hergestellte Aus
strömdüse in eine solche Ausströmöffnung, wie zum Beispiel
DU11, von Fig. 4 eingesetzt sein. Die verwendeten Düsen be
stehen zweckmäßigerweise aus Kunststoff und werden in einem
Spritzgußverfahren hergestellt. Dadurch ist eine vollkommene
Formgleichheit von Teil zu Teil ermöglicht, was für die mög
lichst exakte Kräftekompensation von Bedeutung ist. Außerdem
erlaubt diese Technologie vorteilhaft weitreichende Freiheit
bei der Wahl der Düsengeometrie. Auf diesem Wege können ins
besondere strömungsgünstige Übergänge vom Luftverteilkanal,
wie zum Beispiel LK1 in Fig. 1, zu der sich im Querschnitt
verjüngenden, jeweiligen Ausstrahlöffnung geschaffen werden.
Die vom strömenden Gas berührten Flächen der Düsen sind vor
zugsweise glatt gestaltbar, um Wirbelbildungen zu vermeiden.
Alternativ zu dieser im Querschnitt kreisförmigen Ausström
öffnung DU11 von Fig. 4 kann es in der Praxis zweckmäßig
sein, die jeweilige Ausströmöffnung endseitig zum Kammerraum
KR hin schlitzartig zu gestalten. Fig. 6 zeigt in teilweise
perspektivischer Darstellung eine derartige Schlitzdüse
RDU11. Sie weist eine im Querschnitt etwa rechteckförmige
Austrittsöffnung SD auf. Deren Längsseite (längere Seite) LS
ist im wesentlichen quer, insbesondere senkrecht zur Faser
längsachse ausgerichtet. Auf diese Weise ist ein vergleichmä
ßigtes, konstantes Strömungsfeld SF erzeugbar. Dieses annä
hernd konstante, homogene Strömungsfeld SF ist in der Fig. 6
zusätzlich um 90° nach unten geklappt mittels Vektorpfeile
dargestellt, die jeweils Richtung und Geschwindigkeitsbetrag
des Strömungsfeldes kennzeichnen. Es ist im Unterschied zur
Strahlungskeule einer kreisrunden Ausströmöffnung, wie zum
Beispiel DU11 in Fig. 1, quer zur Faserlängsachse vorteil
haft im wesentlichen konstant, das heißt homogen ausgebildet.
Bei einer etwaig nicht zentrischen Lage der Lichtleitfaser
kann diese dadurch dennoch von einem Kühlgasstrahl mit
annähernd gleicher Strömungsrichtung sowie mit gleichem Ge
schwindigkeitsbetrag wie in einem Punkt auf der Zentralachse
der Kühlanordnung getroffen werden. Auf diese Weise ist nicht
nur eine lokal begrenzte, insbesondere punktweise Kräftekom
pensation auf der Zentralachse der Kühleinrichtung ermög
licht, sondern auch in einem größeren Bereich um die Zentral
achse herum. Selbst bei einem nicht zentrischen Durchlauf der
Lichtleitfaser LF durch die Kühleinrichtung KV1 von Fig. 1
ist somit eine weitgehend stabile Faserabkühlung sicherge
stellt, das heißt unzulässige Schwingungen oder Vibrationen
der Lichtleitfaser LF sind selbst dann weitgehend vermieden.
Zweckmäßigerweise wird die Schlitzbreite (Länge der Breit
seite) der Schlitzdüse SD zwischen 0,6 und 10, insbesondere
zwischen 1 und 6 mm gewählt. Die Spritdüse SD weist vorzugs
weise eine Schlitzhöhe (Länge der Schmalseite) zwischen 0,2
und 2, insbesondere zwischen 0,5 und 1,5 mm auf.
Fig. 2 zeigt im Rahmen der Erfindung schematisch die verti
kale Anordnung einer Faserzieheinrichtung FZE mit der erfin
dungsgemäßen Kühleinrichtung KV1 von Fig. 1. Eine Vorform
(preform) PF aus Quarzglaspartikeln wird mit Hilfe einer
Heizeinrichtung HE so stark erhitzt, daß von dieser ein Glas
tropfen abschmilzt, durch seine Schwerkraft vertikal nach un
ten abtropft und dabei die blanke, ungeschützte Lichtleitfa
ser LFC zieht. Die Schmelztemperatur liegt in diesem Bereich
der Zieh-Einrichtung vorzugsweise bei etwa 2000°C. Anschlie
ßend gelangt die derart gezogene Lichtleitfaser LF ggf. durch
eine Meßeinrichtung ME1, die vorzugsweise den Faserdurchmes
ser, die Fasergeschwindigkeit, die Faserspannung, die Faser
temperatur sowie sonstige charakteristische Faserkenngrößen
vorzugsweise berührungslos bestimmt. Die Lichtleitfaser LF
wird danach durch die erfindungsgemäße, langgestreckte sowie
vertikal angeordnete Kühleinrichtung KV1 von Fig. 1 hin
durchgeführt, um diese definiert abkühlen zu können. Dies
spielt insbesondere für das anschließende Aufbringen minde
stens einer äußeren Kunststoff-Umhüllungsschicht (primäres
und/oder sekundäres Coating) mit Hilfe einer der Kühleinrich
tung KV1 nachgeordneten Beschichtungsvorrichtung CV in der
Art eines trichterförmigen Beschichtungsnippels eine nicht
unerhebliche Rolle. Denn derartige Umhüllungsschichten aus
Kunststoff sind üblicherweise stark hitzeempfindlich. Vor
zugsweise ist eine verbleibende Fasertemperatur von höchstens
90°C in der Praxis erlaubt, um eine einwandfreie Beschich
tung der blanken Lichtleitfaser LF zu ermöglichen. Insbeson
dere bei der Verarbeitung von flüssigen, organischen Kunst
stoffen als Beschichtungsmaterial ist eine ausreichend ge
kühlte, blanke Lichtleitfaser CLF erforderlich, um Material
schädigungen der Kunststoffbeschichtung wie zum Beispiel
durch Gasblaseneinschlüsse weitgehend zu vermeiden. Zwischen
der Kühleinrichtung KV1 und der Beschichtungsvorrichtung CV
ist ggf. eine weitere, zweite Meßeinrichtung ME2 positionie
rt, mit der zum Beispiel die verbleibende Fasertemperatur be
stimmt wird. Nach dem Aufbringen der Coating-Schichten durch
läuft die umhüllte Lichtleitfaser, das heißt der fertige
Lichtwellenleiter LW, gegebenenfalls eine Trockenvorrichtung
TV. Schließlich wird der fertige Lichtwellenleiter LW auf ei
ne Vorratstrommel AT aufgetrommelt, die durch einen Motor MO
rotierend angetrieben wird.
Zur Versorgung der Kühleinrichtung KV1 in Fig. 2 mit Kühl
gas, insbesondere mit Druckluft, ist ein Stell-Organ bzw. ei
ne Stellvorrichtung SO, insbesondere ein Drosselventil, vor
gesehen. Mit diesem kann aus einem Vorratsbehälter GF die pro
Zeiteinheit in die Kühleinrichtung KV1 einströmende Kühlgas
menge variiert und an die jeweilig geforderte Kühlleistung
angepaßt werden. Über eine Zuführleitung ZL gelangt das
Kühlgas zu einer Gasverteileinheit GV in Strömungsrichtung
hinter dem Stellorgan SO. Durch die Gasverteileinheit GV wird
der Gesamtgasstrom gleichmäßig auf die vorgegebene Anzahl von
Kühlelementen bzw. Düsenreihen (zum Beispiel den fünf Kühl
elementen von Fig. 1) aufgeteilt. Im einfachsten Fall ist
dies ein rotationssymmetrisches Element, insbesondere eine
Verteilerdose, in die das Kühlgas zweckmäßigerweise einge
leitet und um deren Umfang durch Abtrennstege gleichmäßig
aufgeteilt wird. Auf diese Weise sind Trennkammern bei der
Gasverteileinheit gebildet, an denen Abgangsrohre L1 mit L5
für die Versorgung der einzelnen Kühlelemente KE1 mit KE5 an
gebracht sind. Die Abgangsrohre bzw. Verbindungsleitungen L1
mit L5 von der Gasverteileinheit GV zu den Kühlelementen wei
sen zweckmäßigerweise jeweils den gleichen Strömungswider
stand auf. Durch diese Kühlgasversorgung wird vorteilhaft si
chergestellt, daß die Gasströme, die die Faser aus den ver
schiedenen Richtungen treffen, möglichst gleich groß sind.
Auf diese Weise läßt sich die zuvor beschriebene, erfindungs
gemäße Kräftekompensation vorteilhaft mit der erforderlichen
Exaktheit realisieren. Die Verbindungsleitungen L1 mit L5 zur
Kühlgaseinspeisung sind zweckmäßigerweise an einem oder
beiden Enden der Kühleinrichtung KV1 vorgesehen. In Fig. 2
sind sie bevorzugt am ausgangsseitigen, vertikal unteren Ende
der Kühleinrichtung KE1 angekoppelt, um relativ zur vertika
len Faserabzugsrichtung eine Art Gegenwind erzeugen zu können
und dadurch die Kühlung noch effektiver zu ermöglichen. Die
Kühlgasabfuhr erfolgt zweckmäßigerweise an einem und/oder
beiden Enden, vorzugsweise gegenüber dem Ort der Lufteinspei
sung. In Fig. 2 sind zum Beispiel am eingangsseitigen Ende
der Kühleinrichtung KV1 Abführleitungen AL1 mit AL5 ange
bracht, die das aufgeheizte, gebrauchte Kühlgas dem Reservoir
des Kühlgasbehälters GV zur Aufbereitung sowie zur erneuten
Kühlung zuführen. Auf diese Weise ist ein geschlossener recy
clebarer Kühlkreislauf in einfacher Weise ermöglicht.
Zur Steuerung des Kühlprozesses ist zweckmäßigerweise eine
Steuervorrichtung SV vorgesehen. Diese steuert über eine
Steuerleitung SL1 das Stellorgan SO an. Sie stellt jeweils
dessen Durchflußquerschnitt ein, was durch einen Wirkpfeil
angedeutet ist. Die Steuervorrichtung SV1 kontrolliert somit
jeweils die Kühlgasmenge, die der Kühleinrichtung KV1 zuge
führt wird. Zur Auswertung erhält die Steuervorrichtung SV
Meßdaten über eine Leitung ML1 von der ersten Meßeinrichtung
ME1 vor der Kühleinrichtung KV1 sowie über eine Leitung ML2
von der zweiten Meßeinrichtung ME2 nach der Kühleinrichtung
KV1. Die Meßeinrichtungen ME1, ME2 liefern der Steuervorrich
tung SV eine Vielzahl von Meßinformationen, wie zum Beispiel
die aktuelle Faserspannung, Ziehgeschwindigkeit, Faserdurch
messer, Fasertemperatur usw., aus denen sie Steuergrößen für
den Kühlprozeß ableitet. So kann beispielsweise durch Rege
lung der Antriebsgeschwindigkeit des Motors MO der Aufnahme
trommel AT über eine Steuerleitung SL2 die Faserabzugsge
schwindigkeit zusätzlich in gewünschter Weise eingestellt
werden. Neben der Regelung der zugeführten Kühlgasmenge, ins
besondere deren Gasdruckes, ist somit der Kühlprozeß in wei
ten Grenzen steuerbar.
Als Kühlgas kann besonders bevorzugt Luft verwendet werden,
die erheblich billiger als Edelgase wie zum Beispiel Helium
zur Verfügung steht. Dies spielt insbesondere bei sehr hohen
Faserziehgeschwindigkeiten eine nicht unbedeutende Rolle, da
dort der Gasbedarf stark ansteigt, um eine Abkühlung der
Lichtleitfaser durch Wärmekonvektion in gewünschter Weise er
zielen zu können. Die Anwendung von Gasen mit hoher Wärme
leitfähigkeit ist hingegen mit wirtschaftlichen Nachteilen
(zum Beispiel bei hohen Anteilen an Helium, hohe Gestehungs
kosten) bzw. technischen Problemen (bei wasserstoffhaltigen
Gemischen Brennbarkeit/Explosionsgefahr) verbunden. Demgegen
über erlaubt die erfindungsgemäße Einrichtung zum Kühlen ei
ner zu fertigenden Lichtleitfaser auch das Arbeiten mit wohl
feilen Gasen geringerer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere
Druckluft. Selbstverständlich kann auch mit üblichen Kühlme
dien, wie zum Beispiel Helium, Argon, Stickstoff, Wasser
stoff, Sauerstoff, Kohlendioxyd oder Mischungen dieser Gase
gearbeitet werden, insbesondere mit Mischungen, die Wasser
stoff und/oder Helium enthalten, da diese sich durch eine hö
here Wärmeleitfähigkeit auszeichnen.
Zweckmäßigerweise werden die als Kühlmedium verwendeten Kühl
gase wie zum Beispiel Luft durch feine Filter vor ihrem Ein
satz in der Kühleinrichtung KV1 in Fig. 1 von störenden Par
tikeln oder mikroskopischen Teilen befreit. Die als Kühlme
dium verwendeten Kühlgase können zweckmäßigerweise vor ihrer
Applikation in geeigneten Wärmeaustauschern vorgekühlt wer
den. Wird dabei der Taupunkt der umgebenden Atmosphäre unter
schritten, so sind zweckmäßigerweise geeignete Isolations
maßnahmen dahingehend durchzuführen, daß Störungen durch Bil
dung und Herabtropfen von kondensiertem Wasser der erfin
dungsgemäßen Kühleinrichtung vermieden sind.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung KV1 nach den Fig. 1
mit 4 zeichnet sich weiterhin insbesondere dadurch aus, daß
keine besonders geformten Endabschlüsse eingangs- sowie aus
gangsseitig erforderlich sind. Dennoch kann es zusätzlich
zweckmäßig sein, im Bereich der Enden der rohrförmigen Kühl
einrichtung KV1 von Fig. 1 Durchgangsverengungen vorzusehen.
Dadurch wird eine Stauwirkung auf das axial aus beiden Enden
des Kühlrohres ausströmende Kühlgas ausgeübt. Somit ist weit
gehend vermieden, daß womöglich an einem Ende unkontrolliert
Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Partikelbefall und dar
aus resultierende Faserbrüche sind auf diese Weise besonders
zuverlässig vermieden. Im Bereich der Eingangs- und Ausgangs
öffnungen der Kühleinrichtung KV1 nach Fig. 1 wird darüber
hinaus gegebenenfalls vorteilhaft eine hohe axiale Strömungs
geschwindigkeit des Kühlgases erzeugt, wodurch der Kühleffekt
weiterhin verbessert wird. Gegebenenfalls kann es auch zweck
mäßig sein, aus den gleichen Gründen im Eingangs- und/oder
Ausgangsbereich der Kühleinrichtung jeweils die dortigen Aus
strömöffnungen in Durchlaufrichtung geneigt querzustellen und
nicht wie die Mehrheit der übrigen Ausströmöffnungen entlang
der eigentlichen Kühlstrecke entgegen der Abzugsrichtung der
Lichtleitfaser.
Fig. 5 zeigt als eine erste Variante der erfindungsgemäßen
Kühleinrichtung KV1 nach Fig. 1 eine weitere Kühleinrichtung
KV2 schematisch im Querschnitt. Bezugszeichen für Elemente
aus Fig. 1, die in der Fig. 5 jeweils die gleiche Funktion
erfüllen, sind dort jeweils zusätzlich mit einem Stern ge
kennzeichnet. Die Kühleinrichtung KV2 ist mit Hilfe eines
einzelnen monolithischen Kühlelements gebildete das als ein
in Umfangsrichtung betrachtet geschlossenes Kühlrohr die
Lichtleitfaser LF ringsum umgibt. Ihre Ausströmöffnungen wie
zum Beispiel DU11* mit DU51* sind mit derselben Konfiguration
bzw. Struktur wie die Ausströmöffnungen, wie zum Beispiel
DU11 mit DU51, der Kühleinrichtung KV1 nach Fig. 1 sowie
Fig. 3 ringsum die Lichtleitfaser LF* angeordnet und von der
Form her entsprechend wie diese ausgebildet.
Alternativ zur Querschnittsform der Beruhigungszonen bzw.
Beruhigungskammern BZ1 mit BZ5 in Fig. 1 weisen die Beruhi
gungszonen BZ1* mit BZ5* in Fig. 5 bevorzugt etwa Keulenform
auf. Damit sind sie gegenüber den Beruhigungszonen von Fig.
1 besser an die übliche kegelförmige Strahlungscharakteristik
der Ausströmdüsen wie zum Beispiel DU11* mit DU51* der
erfindungsgemäßen Kühleinrichtung KE2 angepaßt. Weiterhin
sind derartig gestaltete Beruhigungszonen einfach sowie ko
stengünstig herstellbar und das Kühlrohrinnere besonders
einfach zu reinigen. Radial weiter außen von diesen Beruhi
gungszonen BZ1* mit BZ5* sind in Fig. 5 jeweils die Kühlka
näle WK1* mit WK5* für ein flüssiges Kühlmedium wie zum Beis
piel Wasser im Mantel des monolithischen Kühlelements vorge
sehen. Die Ausströmöffnungen wie zum Beispiel DU11* mit DU51*
der monolithisch aufgebauten Kühleinrichtung KV2 sind im
Querschnittsbild von Fig. 5 über radial verlaufende, strich
punktiert angedeutete Verbindungskanäle mit Luftzuführkanälen
LK1* mit LK5* verbunden, die sich jeweils in Faserlängs
richtung erstrecken. Allgemein betrachtet ist der Strömungs
querschnitt der Kühlkanäle LK1* mit LK5* bevorzugt möglichst
groß zu wählen, um den Druckgradienten des Kühlgases in
Längsrichtung der Kanäle möglichst klein zu halten. Aufgrund
des monolithischen Kühlrohrkörpers ist insbesondere eine be
sonders kompakte, stabile Kühleinrichtung zum Abkühlen der
Lichtleitfaser LF gebildet. Sie weist vorzugsweise glatte
Flächen im Kühlrohrinneren ohne Zwischenspalten auf. Dadurch
ist weitgehend vermieden, daß Faserreste in Zwischenräumen
hängenbleiben. Weiterhin läßt sich das Kühlrohr gegenüber der
Ausführungsform nach Fig. 1 leichter reinigen. Durch die
nach außen hin spaltfrei geschlossene Struktur ist vorteil
haft eine besonders einfache Recyclierung der Kühlgase er
möglicht, was insbesondere bei der Verwendung teuerer Kühlga
se zum Beispiel Helium von Bedeutung ist. Die Kühlgase können
beispielsweise dadurch recycliert werden, daß von außen Boh
rungen zu den Beruhigungszonen hindurchführt werden, per Va
kuum das gebrauchte Kühlgas durch diese Bohrungen nach außen
hin absaugt, über Filter abführt und zum Beispiel an den En
den des Kühlrohres erneut in die Verteilerkanäle bzw. Luftzu
führkanäle LK1* mit LK5* einspeist wird. Ein weiterer Vorteil
der Kühlvorrichtung KV2 ist die einfachere Montage und räum
liche Ausrichtung bezüglich der Faserachse, da es sich im
Unterschied zu den Kühlelementen nach Fig. 1 nur noch um ein
einzelnes Kühlelement handelt.
Sonstige Aussagen, die zur Verteilung und Funktion der Aus
strömöffnungen der Fig. 1 mit 3, 4, 6, 7 mit 10 vorstehend
getroffen wurden, gelten ansonsten entsprechend ebenso für
die Kühleinrichtung KV2 von Fig. 5.
Die Kühlelemente nach Fig. 1 bzw. der Kühlrohrkörper nach
Fig. 5 bestehen vorzugsweise aus einem Material hoher Wärme
leitfähigkeit, insbesondere Metall wie zum Beispiel Alumi
nium. Sie sind vorzugsweise in einem Strangpreßverfahren her
gestellt, wodurch sie konstante Querschnittsformen selbst bei
großen Längen, das heißt eine hohe Formtreue aufweisen.
Zwar wird in den Fig. 1 mit 10 jeweils auf eine ganz kon
krete, ungerade Zahl von Reihen aus in Faserlängsrichtung
äquidistant angeordneten Ausströmöffnungen Bezug genommen
(vergleiche zum Beispiel in Fig. 3 die Gruppenreihen mit den
jeweils um eine Höhenstufe HS in axialer Richtung gegeneinan
der versetzten Gruppen von Ausströmöffnungen DU11 mit DU1m,
DU21 mit DU2m, . . . DU51 mit DU5m). Selbstverständlich ist
die Erfindung aber auch auf n ungeradzahlig viele Reihen von
Ausströmöffnungen mit n < 1 übertragbar, die in n voneinander
verschiedenen Ortslagen rings um die Faserlängsachse herum
angeordnet sind. Von diesen n verschiedenen Reihen von Aus
strömöffnungen an n verschiedenen Umfangspositionen trägt bei
einem gedachten Umlauf um die Faserlängsachse vorzugsweise
jeweils die Reihe bzw. Gruppe von Ausströmöffnungen
jeweils mit einem Kühlgasstrom zur Abkühlung der Lichtleitfa
ser LF bei. Dabei schließen zweckmäßigerweise jeweils zwei
einander zugeordnete Gruppenreihen von Ausströmöffnungen und
damit deren Ausströmöffnungen, die in der Höhenlage nächst
liegend angeordnet sind, einen Versetzungswinkel von etwa
zwischen sich ein. Je größer die ungerade Zahl von
Reihen von Ausströmöffnungen um die Lichtleitfaser gewählt
wird, desto mehr nähern sich die Ortspositionen zweier Aus
strömöffnungen nächstliegender Höhenlage diametral gegenüber
liegenden Idealpositionen an, in denen sie sich um 180° ge
geneinander versetzt gegenüberstehen.
Dies bedeutet beispielsweise für n = 7, daß sieben Gruppen
reihen von Ausströmöffnungen um die Lichtleitfaser rotations
symmetrisch sowie nicht punktsymmetrisch angeordnet sind.
Dabei setzt sich die jeweilige Gruppenreihe aus mehreren, um
denselben Abstand AS in Längsrichtung hintereinander ange
ordneten Ausströmöffnungen als Ortspunkte einer gedachten
Verbindungsgeraden zusammen. In Umfangsrichtung betrachtet
trägt dann für n = 7 jeweils jede dritte Gruppenreihe mit ei
nem Kühlgasstrom zur Abkühlung der Lichtleitfaser bei. Je
weils zwei einander zugeordnete Gruppenreihen und damit deren
Ausströmöffnungen nächstliegender Höhenlage sind damit in Um
fangsrichtung betrachtet um einen stumpfen Versetzungswinkel
(vergleiche in Fig. 1 SW) von etwas 154,3° gegeneinander
versetzt.
Die Kräftekompensation gelingt bei zwei gleichartigen Kühl
gasströmen, wie zum Beispiel GS11, GS21 von Fig. 1 vorzugs
weise umso besser, je besser der stumpfe Versetzungswinkel SW
(vergleiche Fig. 1) in Umfangsrichtung zwischen den Ortspo
sitionen zweier Reihen von Ausströmöffnungen dem Idealverset
zungswinkel von 180° angenähert ist. Dazu sind vorteilhaft k
geradzahlig viele Reihen von Ausströmöffnungen rings um die
Lichtleitfaser herum in einer Struktur angeordnet. Fig. 11
zeigt schematisch die Strukturverhältnisse für k = 4 ver
schiedene Gruppenreihen von Ausströmöffnungen rings um die
Lichtleitfaser LF. Die jeweilige Gruppenreihe ist dabei ent
sprechend Fig. 3 jeweils durch Ausströmöffnungen gebildet,
die in Faserlängsrichtung, das heißt in axialer Richtung,
entlang einer gedachten Verbindungslinie jeweils äquidistant
voneinander (mit demselben Abstand AS von Fig. 3 versetzt)
angeordnet sind. Im Querschnittsbild von Fig. 11 sind die
vier Gruppenreihen jeweils durch vier einzelne Ausströmöff
nungen O11, O21, O31 sowie O41 repräsentiert. Diese Ausström
öffnungen folgen jeweils in vier aufeinanderfolgenden Höhen
lagen z. B. jeweils um die Höhenstufe HS entsprechend Fig. 3
versetzt aufeinander. Deshalb ist die Ausströmöffnung O11 mit
einem durchgezogenen Strich in der Schnittbildebene von Fig.
11 angedeutet, während die übrigen drei Ausströmöffnungen in
den drei davon verschiedenen Höhenlagen jeweils mit einer
strichpunktierten Linie gekennzeichnet sind. Im einzelnen
folgen die Ausströmöffnungen (und damit deren zugeordnete
Gruppenreihen) jeweils im gleichen Abstand gemäß der Höhen
stufe HS von Fig. 3 in der inkrementellen Reihenfolge O11,
O21, O31, O41 aufeinander. Der Ausströmöffnung O11 ist die
Ausströmöffnung O21 diametral gegenüber liegend zugeordnet,
das heißt in Umfangsrichtung betrachtet ist die Ortsposition
der Ausströmöffnung O21 um den stumpfen Idealwinkel ISW von
etwa 180° gegenüber der Ortslage der Ausströmöffnung O11 ver
setzt angeordnet. Im konkreten Ausführungsbeispiel von Fig.
11 ist beispielsweise die Ausströmöffnung O11 der 12 Uhr Po
sition sowie die Ausströmöffnung O21 der 6 Uhr Position zu
geordnet und damit ein diametral gegenüberliegendes Paar von
Ausströmöffnungen gebildet. Unter der Annahme gleichartig
ausgebildeter sowie ausgerichteter Ausströmöffnungen sind die
Strömungsrichtungen der Kühlgasströme OS11 aus der Aus
strömöffnung O11 sowie OS21 aus der Ausströmöffnung O21 ein
ander um etwa 180° entgegengerichtet, d. h. sie verlaufen ent
gegengesetzt zueinander auf einer gemeinsamen Geradenlinie.
Die Lichtleitfaser LF wird also in Faserlängsrichtung be
trachtet nach dem Kühlgasstrom OS11 eine Höhenstufe HS
(vergleiche Fig. 3) später, das heißt in der Höhenlage
nächstliegend, vom Kühlgasstrom OS21 aus genau der entgegen
gesetzten Richtung getroffen. Dadurch sind die an der Licht
leitfaser LF hervorgerufenen Radialkräfte der beiden Kühl
gasströme OS11, OS21 insgesamt besonders gut kompensierbar
oder sogar im Idealfall in der Summe betrachtet vollständig
eliminierbar. Ein weiteres Paar von diametral gegenüber lie
genden Ausströmöffnungen ist durch die beiden Ausströmöff
nungen O31, O41 gebildet, das in Umfangsrichtung betrachtet
gegenüber dem Paar O11, O21 um 90° versetzt ist. Im einzelnen
heißt das, daß die Ausströmöffnung O31 im Gegenuhrzeigersinn
betrachtet um 270° gegenüber der Ausströmöffnung O21 und da
mit bei der 9 Uhr Position plaziert ist. In Faserlängsrich
tung betrachtet liegt sie um eine Höhenstufe HS entsprechend
Fig. 3 versetzt gegenüber der Ortsposition der Ausströmöff
nung O21. Die Ausströmöffnung O41 ist in der Höhenlage
nächstliegend gegenüber der Ortslage der Ausströmöffnung O31
sowie in Umfangsrichtung um 180° versetzt und damit bei 3 Uhr
angeordnet. Für das Paar von diametral einander zugeordneten
Ausströmöffnungen O31, O41 gelten die entsprechenden
Aussagen, die zum Paar der Ausströmöffnungen O11, O21 vor
stehend getroffen wurden. Auf diese Weise ist durch die paar
weise einanderzugeordneten Ausströmöffnungen O11/O21 bzw.
O31/O41 jeweils ein Kühlabschnitt der Ganghöhe HS (vergleiche
Fig. 3) gebildet. Zwei aufeinanderfolgende, derartige Paare
von Ausströmöffnungen bilden somit eine kreuzförmige Struk
tur. Z.B. mehrere solcher Kühlabschnitte in Faserlängsrich
tung aneinandergesetzt ergeben schließlich als weitere Ab
wandlung der Kühleinrichtung KV1 nach Fig. 1 eine erfin
dungsgemäße Kühleinrichtung KV3. Diese ist in Fig. 11 vor
zugsweise mit Hilfe eines rotationssymmetrischen, kreiszylin
derförmigen Kühlrohres RK gebildet. Dieses schließt in seinem
Inneren eine im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige
Kühlkammer KR1 ein, entlang deren Zentralachse die Lichtleit
faser LF zur Kühlung geführt wird. Insgesamt betrachtet er
gibt sich auf diese Weise bei geradzahlig vielen Reihen von
Ausströmöffnungen rings um die Faserlängsachse eine vorzugs
weise punktsymmetrische Struktur von Ausströmöffnungen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Paar von weitge
hend diametral gegenüberliegenden Ausströmöffnungen O31/O41
gegenüber dem Paar O11/O21 nicht um 90°, sondern um einen be
liebigen, vorzugsweise von Null verschiedenen Versetzungswin
kel verdreht anzubringen. Vorzugsweise sind solche Paare von
Ausströmöffnungen jeweils um denselben Versetzungswinkel ge
geneinander verdreht angeordnet. Genauso kann es auch zweck
mäßig sein, derartige Paare von Ausströmöffnungen um vonein
ander verschiedene Winkel in Umfangsrichtung versetzt anzu
bringen. Weiterhin können solche erfindungsgemäßen Paare von
Ausströmöffnungen jeweils vorzugsweise denselben, aber auch
unterschiedliche Abstände voneinander in Längsrichtung be
trachtet aufweisen. Zweckmäßig ist dabei, daß die jeweilige
Struktur durch Paare von Ausströmöffnungen gebildet ist,
die in der Höhenlage nächstliegend sind sowie sich mög
lichst weitgehend gegenüberliegen. Die Ausströmöffnungen eines
solchen erfindungsgemäßen Paares können dabei wie in Fig. 11
bevorzugt um etwa 180°, insbesondere um einen stumpfen Winkel
entsprechend SW in Fig. 1 gegeneinander versetzt angeordnet
sein. (Zweckmäßigerweise ist dort der stumpfe Winkel SW für
zwei einander zugeordnete Ausströmöffnungen höchstens um etwa
± 60°, insbesondere höchstens um etwa ± 36°, vom Idealwinkel
180° abweichend gewählt.)
In Fig. 11 ist beispielhaft der Ausströmöffnung O11 zusätz
lich eine sich in radialer Richtung erstreckende Beruhigungs
zone bzw. Beruhigungskammer BN11 diametral, d. h. um etwa 180°
gegenüberliegend, in der Wand des Kühlrohrkörpers RK zuge
ordnet. Diese Beruhigungszone ist in Fig. 11 strichpunktiert
angedeutet. Aufgrund der diametralen Anordnung jeweils zweier
Gruppenreihen von Ausströmöffnungen der Struktur ist es im
Unterschied zu den Fig. 1 und 3 nicht möglich, die Beruhi
gungszone BN11 in axialer Richtung als Längskanal durchgängig
zu gestalten. Die Beruhigungszone BN11 ist vielmehr als eine
sich in radialer Richtung erstreckende, rechteckförmige Nut
in die Innenwand des Kühlrohrkörpers RK eingelassen. In axia
ler Richtung betrachtet liegt sie zweckmäßigerweise jeweils
zwischen der Ortslage der Ausströmöffnung O21 und der darun
terliegenden Ausströmöffnung derselben Gruppenreihe. Vorzugs
weise liegt die Beruhigungskammer BN11 auf der gleichen Hö
henebene wie die Ausströmöffnung O11.
In dieser zusätzlichen Beruhigungszone BN11 kann der Restan
teil des Kühlgasstromes OS11 nach Überstreichen der Licht
leitfaser LF in Strömungsrichtung abklingen. Undefinierte Re
flexionen des Kühlgasstromes OS11 an der Innenwand des Kühl
rohrkörpers RK sind dadurch weitgehend vermieden. Die Licht
leitfaser LF kann deshalb weiter verbessert vibrations- bzw.
schwingungsarm durch das Kühlrohr RK entlang dessen Zentral
achse hindurchgeführt und gekühlt werden.
Selbstverständlich können auch den übrigen Ausströmöffnungen
in gleicher Weise Beruhigungskammern zugeordnet sein. Diese
sind der Übersichtlichkeit halber in der Fig. 11 weggelassen
worden.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung KV3 ermöglicht eine Op
timierung der Stabilisierung der Faserabzugsbewegung. Denn
aufgrund der Möglichkeit, jeweils zwei Ausströmöffnungen
nächstliegender Höhenlage weitgehend diametral anzuordnen,
heben sich jeweils die durch deren Kühlgasströme an der
Lichtleitfaser LF hervorgerufenen Radialkräfte in zwei
nächstliegenden Höhenlagen zusammen betrachtet auf. Auf diese
Weise ist sichergestellt, daß die Kühlgasströme aus den
einzelnen Ausströmöffnungen unabhängig voneinander an der
Lichtleitfaser LF wirksam werden können, ohne sich gegensei
tig zu stören oder in sonstiger Weise zu beeinflussen. Unter
der Annahme gleichartiger Kühlgasströme heißt das, daß die
Lichtleitfaser LF in abgestuften, aufeinander folgenden Hö
henlagen (0, HS, 2HS, 3HS, usw.) jeweils mit ein- und dersel
ben, konstanten Radialkraft belastet wird, so daß sich ein
Kräftegleichgewicht ausbildet, das die Lichtleitfaser prak
tisch stabilisiert.
Die Reihen von Ausströmöffnungen werden zweckmäßigerweise je
weils über Versorgungsleitungen mit Kühlgas versorgt, die
sich in Längsrichtung in der Kühlrohrwand erstrecken. Der
Übersichtlichkeit halber sind sie in Fig. 11 weggelassen
worden.
Fig. 12 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine
weitere, erfindungsgemäße Kühleinrichtung KV4 in Abwandlung
zur Kühleinrichtung KV1 von Fig. 1. Die Kühleinrichtung KV4
weist ein langgestrecktes Kühlrohr RK1 mit einem kreiszylin
derförmigen Kühlraum KR2 auf, entlang dessen Zentralachse die
Lichtleitfaser LF möglichst geführt ist. Zur Kühlung der
Lichtleitfaser ist in der Bildebene von Fig. 12 ein Zuführ
röhrchen ZR11 als Ausströmöffnung vorgesehen, das sich im we
sentlichen quer zur Faserlängsachse erstreckt. Insbesondere
ist das langgestreckte Zuführröhrchen ZR11 senkrecht bzw.
radial zur Faserlängsachse ausgerichtet oder entgegen der
Faserabzugsrichtung mit einem spitzen Winkel, vorzugsweise
wie in Fig. 4, geneigt. Das Zuführröhrchen ZR11 erstreckt
sich möglichst weit in den Kühlraum KR2 bis in die unmittel
bare Nähe der Lichtleitfaser LF hinein, so daß ein Kühlgass
trom mit Hilfe des Zuführröhrchens ZR11 in besonders defi
nierter Weise auf die Lichtleitfaser LF gelenkt werden und
dabei auch eine längere Wegstrecke ohne weiteres überbrückt
werden kann. Solche Zuführröhrchen für den jeweiligen Kühlg
asstrom ermöglichen es in einfacher Weise neben den erfin
dungsgemäßen Strukturen von Ausströmöffnungen entsprechend
den Fig. 1 mit 11, weitere, zusätzliche Konfigurationen
von Ausströmöffnungen aufzubauen. Dabei ist es zweckmäßig,
daß dem jeweiligen Zuführröhrchen der Struktur mindestens ein
in der Höhenlage nächstliegendes Zuführröhrchen derart
zugeordnet ist, daß die Strömungsrichtungen der Kühlgasströme
aus diesen beiden benachbarten Zuführröhrchen möglichst
weitgehend gegeneinander gerichtet sind. In der
Schnittbildebene von Fig. 12 ist beispielhaft ein weiteres
Zuführröhrchen ZR21 strichpunktiert angedeutet, das in einer
um eine Höhenstufe (entsprechend HS in Fig. 3) oberhalb oder
unterhalb der Schnittbildebene von Fig. 12 liegt und damit
dem Zuführröhrchen ZR11 in der Höhenlage nächstliegend
zugeordnet ist. Das Zuführröhrchen ZR21 ist entsprechend dem
Zuführröhrchen ZR11 ausgebildet und wie dieses auf die
Lichtleitfaser LF ausgerichtet. Das Zuführröhrchen ZR21 ist
gegenüber dem Zuführröhrchen ZR11 möglichst weitgehend
diametral gegenüberliegend, zumindest um einen stumpfen
Winkel SW entsprechend Fig. 1 verdreht, positioniert.
Insbesondere nimmt das Zuführröhrchen ZR21 eine etwa 180°
gegenüberliegende Position ein.
Mit Hilfe der Zuführröhrchen, wie zum Beispiel ZR11, ZR21,
ist es vorteilhaft ermöglicht, auch bei relativ großem Durch
messer des Kammerraums KR2 den jeweiligen Kühlgasstrom ziel
gerichtet mit einem definierten Strömungsfeld auf die Licht
leitfaser LF abzugeben. Zweckmäßigerweise wird der Durchmes
ser des Kammerraums KR2 so groß gewählt, daß der jeweilige
Kühlgasstrom nach dem Überstreichen der Oberfläche der Licht
leitfaser LF entlang seiner ursprünglichen Strömungsrichtung
ausklingen kann, so daß unzulässige Reflexionen weitgehend
vermieden sind. Eigens vorzusehene Beruhigungskanäle wie in
Fig. 1 können somit vorteilhaft entfallen. In Fig. 12 ge
langt der Kühlgasstrom aus der Ausgangsöffnung des Zuführ
röhrchens ZR11 nach einer radialen Strecke a als eigentliche
Strömungszone auf die Lichtleitfaser LF. In radialer Richtung
weiter betrachtet kann er entlang einer Strecke b als Beruhi
gungszone bis zum Innenrand des Kühlrohrs RK1 auslaufen. Die
Beruhigungszone b ist zweckmäßigerweise zumindest gleich groß
wie die radiale Erstreckung der Strömungszone a gewählt. Vor
zugsweise weist die Beruhigungszone eine größere, insbesonde
re zwei- bis zehnfach größere radiale Erstreckung als die
Strömungszone des jeweiligen Kühlgasstromes auf.
Zur Kühlung der Lichtleitfaser LF sind zusammenfassend be
trachtet vielfältige Konfigurationen bzw. Strukturen von Aus
strömöffnungen rings um die Faserlängsachse möglich: So kön
nen beispielsweise um die Lichtleitfaser LF herum sowohl un
geradzahlig viele Gruppenreihen von Ausströmöffnungen (vgl.
Fig. 1 bzw. 3) als auch geradzahlig viele Gruppenreihen
(vgl. Fig. 11) angeordnet sein. Weiterhin können die Aus
strömöffnungen zweckmäßigerweise auch derart konfiguriert
werden, daß jeweils Paare von zwei in der Höhenlage nächst
liegende, in Umfangsrichtung möglichst weitgehend diametral
gegenüberliegende Ausströmöffnungen gebildet sind. Diese
Paare von Ausströmöffnungen können vorzugsweise jeweils um
denselben oder voneinander verschiedenen Umfangswinkeln ge
geneinander versetzt angeordnet sein. In Faserlängsrichtung
betrachtet können derartige Paare von diametral gegenüberlie
genden Ausströmöffnungen nächstliegender Höhenlage zweckmäßi
gerweise sowohl in äquidistanten Abständen als auch in von
einander verschiedenen Abständen angebracht sein. Neben den
symmetrisch in Umfangsrichtung verteilten Ausströmöffnungen
gemäß der Fig. 1 mit 11 ist somit auch eine statistische
Verteilung der Ausströmöffnungen rings um die Faserlängsachse
ermöglicht, solange jeweils zwei in der Höhenlage nächstlie
gende Ausströmöffnungen jeweils möglichst weitgehend diame
tral gegenüber liegend angeordnet sind. Dies hat den Vorteil,
daß die Lichtleitfaser LF entlang ihrer zu kühlenden
Langsachse von statistisch rings um sie verteilten Paaren von
Ausströmöffnungen, die damit unabhängig voneinander sind, ge
troffen wird. Eine einseitige Belastung durch Ausströmöffnun
gen an Positionen, die jeweils dem gleichen Umfangswinkel zu
geordnet sind, ist dadurch weitgehend vermieden.
Claims (33)
1. Einrichtung (KV1) zum Kühlen einer zu fertigenden Licht
leitfaser (LF) unter Verwendung mehrerer, nach innen gerich
teter in einer Struktur rings um die Faserlängsachse und in
voneinander verschiedenen Höhenlagen angeordneter Ausström
öffnungen (z. B. DU11 mit DU51) für Kühlgasströme (z. B. GS11
mit GS51),
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils einer ersten Ausströmöffnung (z. B. DU11) der
Struktur mindestens eine in der Höhenlage nächstliegende Aus
strömöffnung (z. B. DU21) derart zugeordnet ist, daß jeweils
die Strömungsrichtungen der Kühlgasströme (z. B. GS11, GS21)
aus diesen beiden benachbarten Ausströmöffnungen möglichst
weitgehend gegeneinander gerichtet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei, in der Höhenlage nächstliegende Ausström
öffnungen (z. B. DU11, DU21) um einen vorgegebenen, stumpfen
Winkel (SW) in Umfangsrichtung versetzt zueinander positio
niert sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmöffnungen (z. B. DU11, DU21, DU31, DU41, DU51)
aufeinanderfolgender Höhenlage jeweils in Umfangsrichtung be
trachtet um den gleichen, stumpfen Winkel (SW) gegeneinander
versetzt angeordnet sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der stumpfe Winkel (ISW) idealerweise etwa gleich 180°
gewählt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 mit 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der stumpfe Winkel (SW) höchstens um etwa ± 60°, insbe
sondere höchstens um etwa ± 36°, vom Idealwinkel 180° abwei
chend gewählt ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ungeradzahlig viele, sich in Längsrichtung erstreckende
Reihen von Ausströmöffnungen (z. B. DU11 mit DU51) rings um
die Faserlängsachse herum angeordnet sind.
7. Einrichtung nach einem der Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß von n ungeradzahlig vielen Reihen von Ausströmöffnungen
(z. B. DU11 mit DU51) in n voneinander verschiedenen Ortslagen
um die Faserlängsachse herum jeweils zwei in der Höhenlage
nächstliegende Ausströmöffnungen (z. B. DU11, DU21) um einen
stumpfen Winkel von etwa gegeneinander versetzt an
geordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 mit 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß geradzahlig viele, sich in Längsrichtung erstreckende
Reihen von Ausströmöffnungen (z. B. DU11* mit DU51*) rings um
die Faserlängsachse herum angeordnet sind.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur der Ausströmöffnungen (z. B. DU11 mit DU51)
mit Hilfe mindestens eines Kühlelements (z. B. KE1 mit KE5)
gebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kühlelemente (z. B. KE1 mit KE5) mit Ausströmöff
nungen (z. B. DU11 mit DU51) in Umfangsrichtung nebeneinander
gesetzt die Lichtleitfaser (LF) konzentrisch umgeben.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kühlelemente (z. B. KE1 mit KE5) aneinandergesetzt
ein um die Faserlängsachse herum angeordnetes Kühlrohr bil
den.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 mit 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlelemente (z. B. KE1 mit KE5) jeweils etwa form
gleich ausgebildet sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlelement (z. B. KV2) als monolithisches, in Um
fangsrichtung betrachtet geschlossenes Kühlrohr ausgebildet
ist, durch das die Lichtleitfaser (LF) hindurchgeführt ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 mit 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweilige Kühlelement (z. B. KE1 mit KE5) eine axiale
Erstreckung parallel zur Faserlängsachse aufweist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweilige Kühlelement (z. B. KE1 mit KE5) eine axiale
Erstreckung zwischen 500 und 8000 mm, insbesondere zwischen
2000 und 5000 mm, aufweist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleitfaser (LF) von einem Kühlraum (KR) umgeben
ist, der im Querschnitt betrachtet sternförmig ausgebildet
ist.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmöffnungen der Struktur (z. B. DU11 mit DU51)
in Faserlängsrichtung betrachtet in äquidistanten Höhenab
ständen (HS) voneinander angeordnet sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand (HS) zwischen zwei Ausströmöffnungen (z. B.
DU11, DU12) nächstliegender Höhenlage zwischen 2 und 20 mm,
insbesondere zwischen 5 und 10 mm, gewählt ist.
19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der jeweiligen Ausströmöffnung (z. B. DU11) eine Beruhi
gungszone (z. B. BZ1) möglichst gegenüberliegend zugeordnet
ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beruhigungszone (z. B. BZ1) eine größere radiale Er
streckung als die Strömungszone des jeweiligen Kühlgasstromes
(z. B. GS11) von dessen zugehöriger Ausströmöffnung (z. B.
DU11) bis zur Faserlängsachse aufweist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die jeweilige Beruhigungszone (z. B. BZ1) im Quer
schnitt betrachtet im wesentlichen radial nach außen hin er
streckt.
22. Einrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die jeweilige Beruhigungszone (z. B. BZ1) auf einer
Länge zwischen 10 und 100 mm, insbesondere zwischen 40 und
80 mm, radial von innen nach außen erstreckt.
23. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausströmöffnungen (z. B. DU11) Düsen vorgesehen sind.
24. Einrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Düse (z. B. DU21) jeweils einen etwa kreis
förmigen Querschnitt aufweist.
25. Einrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Düse (z. B. DU11*) einen etwa rechteckförmi
gen Querschnitt (SD) aufweist.
26. Einrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß die längere Seite (LS) der rechteckförmigen Düse (z. B.
RDU11) etwa senkrecht zur Faserlängsachse steht.
27. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Ausströmöffnungen (z. B. DU11 mit DU51) Zuführröhrchen
(z. B. ZR11, ZR21) vorgesehen sind, die sich im wesentlichen
quer zur Faserlängsachse erstrecken.
28. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmöffnungen (z. B. DU11) hinsichtlich der
Hauptströmungsrichtungen ihrer Kühlgasströme (z. B. GS11) je
weils im wesentlichen radial zur Faserlängsachse ausgerichtet
sind.
29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 mit 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmöffnungen (z. B. DU11) hinsichtlich der
Hauptströmungsrichtungen ihrer Kühlgasströme (z. B. GS11) je
weils im wesentlichen mit einem spitzen Winkel (SPW) gegenü
ber der Abzugsrichtung der Lichtleitfaser (LF) ausgerichtet
sind.
30. Einrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausströmöffnungen (z. B. DU11) hinsichtlich der
Hauptströmungsrichtungen ihrer Kühlgasströme (z. B. GS11) je
weils im wesentlichen mit einem spitzen Winkel (SPW) zwischen
10 und 80 Grad, insbesondere zwischen 45 und 75 Grad,
gegenüber der Abzugsrichtung der Lichtleitfaser (LF) ausge
richtet sind.
31. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der jeweiligen Ausströmöffnung (z. B. DU11) und
der Lichtleitfaser (LF) ein räumlicher Abstand (D) zwischen 3
und 25 mm, bevorzugt zwischen 5 und 10 mm, gewählt ist.
32. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Kühlgasströme (z. B. GS11) Luft verwendet ist.
33. Verfahren zum Kühlen einer zu fertigenden Lichtleitfaser
(LF), wobei die Lichtleitfaser (LF) jeweils von Kühlgasströ
men (z. B. GS11 mit GS51) aus mehreren, in einer Struktur
rings um die Faserlängsachse angeordneten, nach innen gerich
teten Ausströmöffnungen (z. B. DU11 mit DU51) in voneinander
verschiedenen Höhenlagen getroffen wird, insbesondere nach
einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleitfaser (LF) jeweils nach einem Kühlgasstrom
(z. B. GS11) aus einer ersten Ausströmöffnung (z. B. DU11) der
Struktur von einem in der Höhenlage nächstliegenden Kühlgas
strom (z. B. GS21) aus einer weiteren Ausströmöffnung (z. B.
DU21) mit einer möglichst weitgehend entgegengesetzten Strö
mungsrichtung getroffen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944412563 DE4412563A1 (de) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Einrichtung und Verfahren zum Kühlen einer zu fertigenden Lichtleitfaser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944412563 DE4412563A1 (de) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Einrichtung und Verfahren zum Kühlen einer zu fertigenden Lichtleitfaser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4412563A1 true DE4412563A1 (de) | 1995-10-19 |
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ID=6515188
Family Applications (1)
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