EP1194384A1 - Verfahren zur herstellung eines quarzglaskörpers - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines quarzglaskörpers

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Publication number
EP1194384A1
EP1194384A1 EP01915323A EP01915323A EP1194384A1 EP 1194384 A1 EP1194384 A1 EP 1194384A1 EP 01915323 A EP01915323 A EP 01915323A EP 01915323 A EP01915323 A EP 01915323A EP 1194384 A1 EP1194384 A1 EP 1194384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
mandrel
molded part
quartz glass
inner bore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01915323A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg WERNER
Clemens Schmitt
Gerhard Kotulla
Wolfgang Krock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Publication of EP1194384A1 publication Critical patent/EP1194384A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1484—Means for supporting, rotating or translating the article being formed

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a quartz glass body by depositing SiO 2 particles on the cylindrical surface of a cylindrical dome rotating about its longitudinal axis to form a substantially cylindrical, porous blank having an inner bore, removing the mandrel and sintering the blank
  • the quartz glass body is a hollow cylinder or a rod made of synthetic quartz glass or a preform for optical quartz glass fibers.
  • Hollow cylinders made of quartz glass are used as intermediate products for a large number of components for the optical and chemical industry. They are generally produced by depositing SiO 2 particles on an elongated, rod-shaped or tubular support (mandrel) to form a porous hollow cylindrical blank (soot body), which is then sintered. The carrier is removed before or after sintering. To produce a rod or a preform from the blank, the inner bore is collapsed during sintering or in a separate process step. When collapsing, a previously generated rod can also be covered with the porous blank or the sintered hollow cylinder.
  • a post-treatment of the inner bore is necessary to clean and / or smooth the inner surface before collapsing.
  • a treatment gas for the introduction of a treatment gas into the inner bore, it is known to embed holding elements on the end face or to weld a so-called pipe pipe.
  • a method for producing a quartz glass body according to the type mentioned at the outset is known from DE-A1 197 51 919.
  • SiO 2 particles are deposited layer by layer on the lateral surface of a slightly conical mandrel that is clamped around its longitudinal axis by means of a flame hydrolysis burner.
  • a slightly conical mandrel that is clamped around its longitudinal axis by means of a flame hydrolysis burner.
  • a gas elongated, porous blank made of SiO 2 particles is formed back and forth along the longitudinal axis of the mandrel.
  • quartz glass holding elements are integrated into the blank on the face.
  • the mandrel extends through sleeve-shaped holders which are partially embedded in the blank being formed in the course of the deposition.
  • the areas around the end faces of the blank are heated by means of so-called additional burners and are thereby compressed more.
  • the mandrel is removed and the blank is sintered and collapsed.
  • the blank can be held hanging on the embedded holders in a vertical orientation or also in a horizontal orientation.
  • the invention has for its object to modify the known method for producing a quartz glass body so that a pipe pipe can be easily welded to the front of the blank.
  • this object is achieved according to the invention in that the mandrel in the region of one of the ends of the blank which is formed is surrounded by a molded part which rotates at the same rotational speed as the mandrel and which has a core region facing the blank, at least of which a part is releasably embedded on the end face in the blank being formed, and this with the formation of a core area adapted expansion of the inner bore is removed before sintering the blank.
  • the blank is not fixed, but releasably connected so that it can be easily removed later.
  • the geometrical shape of the widening results as a negative impression of the outer geometry of the core area of the molded part, insofar as it is embedded in the blank.
  • the core area can be partially or completely embedded in the blank.
  • the molded part can be formed in one piece or composed of several parts. It is essential that after the separation and removal, it leaves the inner bore of the blank widening.
  • the outer geometry of the core area determines the shape of the frontal expansion of the inner bore.
  • the core region is preferably rotationally symmetrical to the longitudinal axis of the mandrel. This results in a correspondingly rotationally symmetrical design of the widening and accordingly a rotationally symmetrical temperature distribution when heated, which simplifies the welding of a pipe pipe.
  • the core area can be tapered continuously or in stages.
  • a procedure in which a molded part is used whose core region has a conical shape has proven particularly useful.
  • a core area in the form of a truncated cone is equally suitable.
  • Such molded parts are easy to manufacture and are particularly easy to remove from the blank.
  • the molded part can be positively or frictionally connected to the mandrel.
  • a positive connection results, for example, in the case of a mandrel which tapers conically from the molded part in the direction of the blank, so that the molded part can be pressed against the cone.
  • the molded part can be pulled out of the blank at the same time as the mandrel.
  • a frictional connection between the molded part and the mandrel has proven to be more favorable.
  • the frictional connection is preferably formed by using a clamping element made of a deformable material between the molded part and the mandrel.
  • a tensioning element made of plastic - such as polytetrafluoroethylene (PTFE) - is suitable for this purpose if the temperature load during the deposition does not lead to a plastic deformation of the tensioning element. Therefore, the clamping element is preferably arranged in the region of the molded part facing away from the blank.
  • the molded part advantageously has an outer region protruding from the inner bore of the blank being formed.
  • the molded part is not completely embedded in the blank, but only partially, so that an outer area protruding axially from the inner bore of the blank remains. This is firmly connected to the core area of the molded part. It forms a preferred receptacle for the above-mentioned clamping element and the molded part can easily be pulled out of the inner bore by gripping the outer area.
  • a suitably shaped outside area also facilitates a defined embedding of the molded part in the blank.
  • a shoulder is provided between the outer region and the core region, such that the outer region projects radially beyond the core region, as seen in the direction of the longitudinal axis of the mandrel.
  • the heel is, for example, in the form of a step. He can undercuts - about by swirling SiO 2 particles - which could lead to a connection between the blank and the molded part and could make it difficult to remove the molded part afterwards.
  • a molded part that is slidably supported along the longitudinal axis of the mandrel can be removed independently of the mandrel.
  • Quartz glass is characterized by high thermal and chemical resistance and purity. Contamination of the blank is avoided.
  • Figure 1 shows a process step for producing a preform for optical fibers in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows the method step of producing an expansion of the inner bore of a porous hollow cylinder 3 made of quartz glass using a shaped cone 5.
  • the shaped cone 5 is shown to scale.
  • SiO 2 particles are deposited in layers on a support tube 1 made of aluminum oxide and rotatable about its longitudinal axis 2 by means of a flame hydrolysis burner (not shown in the figure).
  • the porous hollow cylinder 3 is formed.
  • the carrier tube 1 has an outer diameter of 8 mm.
  • a free end 4 of the carrier tube 1 extends through a rotationally symmetrical shaped cone made of quartz glass, to which the reference number 5 is assigned.
  • the shaped cone 5 consists of a sleeve 7, from which an insert in the form of a truncated cone 6 protrudes in the direction of the hollow cylinder 3.
  • Sleeve 7 and truncated cone 6 are fused together.
  • the truncated cone 6 has a through-bore which runs coaxially to the longitudinal axis 2 and through which the support tube 1 extends.
  • the truncated cone tapers over a length of 14 mm from a maximum outside diameter of about 20 mm to a minimum Outside diameter of 12 mm.
  • the sleeve 7 has a length of approximately 80 mm and an outer diameter of 27 mm.
  • the truncated cone 6 and part of the sleeve 7 are embedded in the end 8 of the hollow cylinder 3.
  • the shaped cone 5 is frictionally connected to the carrier tube 1.
  • two half-shell-shaped inserts 9 made of PTFE are provided, which tightly span the support tube 1 opposite one another within the sleeve 7.
  • the shaped cone 5 is fixed in the orientation shown in FIG. 1 by means of the PTFE half-shells 9 on the carrier tube 1.
  • a sleeve-shaped holder made of quartz glass (not shown in FIG. 1) is mounted, as described in the aforementioned DE-A1 197 51 919.
  • the carrier tube 1 is then clamped in a lathe and rotated about its longitudinal axis 2.
  • SiO 2 particles are deposited in layers on the cylinder jacket surface and on the shaped cone 5 rotating at the same rotational speed (and on the sleeve-shaped holder mentioned).
  • the form cone 5 and the holder are each embedded on the end face in the forming porous hollow cylinder 3. While a fixed connection between the hollow cylinder 3 and holder is desired and required on the one hand, the formation of a mechanical connection between the hollow cylinder 3 and the cone 5 is avoided as far as possible.
  • the carrier tube 2 is pulled out of the hollow cylinder 3.
  • the mold cone 5 is removed at the same time.
  • the removal of the shaped cone 5 is facilitated by the rotationally symmetrical design and the taper of the truncated cone 6.
  • the hollow cylinder 3 is sawn in along the dotted line 10.
  • the shaped cone has a shoulder in the area of line 10, with a height which is sufficient to prevent the hollow cylinder 3 from overgrowing from the truncated cone 3 onto the cylindrical surface of the sleeve 7 during the deposition.
  • the end 8 of the hollow cylinder 3 After the removal of the carrier tube 1 and the removal of the shaped cone 5, the end 8 of the hollow cylinder 3 has a rotationally symmetrical, conically widening widening of the inner bore corresponding to the outer geometry of the truncated cone 6.
  • the hollow cylinder 3 is subjected to a cleaning and drying treatment in a halogen-containing atmosphere and sintered. It is held in a vertical orientation in a treatment chamber (not shown in the figure) by means of the holder mentioned. After sintering, the inner bore has a diameter of approximately 3 mm; however, the widening of the inner bore on the end face is retained with the same shrinkage ratio.
  • a pipe whistle is then attached to the front end (previously end 8) of the glazed quartz glass tube thus produced (previously hollow cylinder 3).
  • the quartz glass tube (3) is heated to softening temperature in the area of the end face (8). The previously generated expansion prevents the inner bore from collapsing in the softened area.
  • the quartz glass tube is subjected to further, generally known treatment steps for producing a preform for optical fibers, such as, for example, cleaning the inner surface by introducing a cleaning gas.

Landscapes

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Abstract

Um ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Quartzglaskörpers, durch Abscheiden von SiO2-Partikeln auf der Zylindermantelfläche eines um seine Längsachse rotierenden, zylinderförmigen Dorns unter Bildung eines im wesentlichen zylinderförmigen, einen Innenbohrung aufweisenden, porösen Rohlings, Entfernen des Dorns und Sintern des Rohlings, so zu modifizieren, dass an den Rohling stirnseitig eine Rohrpfeife problemlos angeschweißt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Dorn (1) im Bereich eines der Enden (8) des sich bildenden Rohlings (3) von einem mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie der Dorn (1) rotierenden Formteil (5) umgeben ist, das einen dem Rohling (3) zugewandten Kernbereich (6) aufweist, von dem mindestens ein Teil stirnseitig in den sich bildenden Rohling (3) lösbar eingebettet wird, und das vor dem Sintern unter Ausbildung einer dem Kernbereich (6) angepassten Aufweitung der Innenbohrung des Rohlings (3) entfernt wird.

Description

Patentanmeldung
Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers, durch Abscheiden von SiO2-Partikeln auf der Zylindermantelfläche eines um seine Längsachse rotierenden, zylinderformigen Doms unter Bildung eines im wesentlichen zylinderformigen, eine Innenbohrung aufweisenden, porösen Rohlings, Entfernen des Dorns und Sintern des Rohlings
Bei dem Quarzglaskörper handelt es sich um einen Hohlzylinder oder einen Stab aus synthetischem Quarzglas oder um eine Vorform für optische Quarzglas-Fasern. Hohlzylinder aus Quarzglas werden als Zwischenprodukte für eine Vielzahl von Bauteilen für die optische und chemische Industrie eingesetzt. Ihre Herstellung erfolgt im allgemeinen durch Abscheiden von SiO2-Partikeln auf einem langgestreckten, stab- oder rohrförmigen Träger (Dorn) unter Bildung eines porösen hohlzylindrischen Rohlings (Sootkörper), der anschließend gesintert wird. Der Träger wird dabei vor oder nach dem Sintern entfernt. Zur Herstellung eines Stabes oder einer Vorform aus dem Rohling wird die Innenbohrung beim Sintern oder in einem separaten Verfahrensschritt kollabiert. Beim Kollabieren kann auch ein vorab erzeugter Stab mit dem porösen Rohling oder dem gesinterten Hohlzylinder überfangen werden. In der Regel ist jedoch vor dem Kollabieren eine Nachbehandlung der Innenbohrung zur Reinigung und/oder Glättung der Innenoberfläche erforderlich. Für die Einleitung eines Behandlungsgases in die Innenbohrung ist es bekannt, stirnseitig Halteelemente einzubetten oder eine sogenannte Rohrpfeife anzuschweißen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers gemäß der eingangs genannten Gattung ist aus der DE-A1 197 51 919 bekannt. Bei diesem Verfahren werden mittels eines Flammhydrolysebrenners auf der Mantelfläche eines mit beiden Enden in eine Drehbank eingespannten, um seine Längsachse rotierenden, leicht konischen Dorns schichtweise SiO2-Partikel abgeschieden. Dabei wird durch eine Hin- und Herbewegung entlang der Längsachse des Dorns ein länglicher, poröser Rohling aus SiO2-Partikeln gebildet.
Zum Zwecke der Halterung und Handhabung des porösen Rohlings in den auf das Abscheideverfahren folgenden Bearbeitungsschritten werden Halteelemente aus Quarzglas stirnseitig in den Rohling integriert. Hierzu erstreckt sich der Dorn durch hülsenförmige Halter, die im Verlaufe der Abscheidung in den sich bildenden Rohling teilweise eingebettet werden. Um eine feste und stabile Verbindung zwischen dem Rohling und den beiden Haltern zu gewährleisten, werden die Bereiche um die Stirnseiten des Rohlings mittels sogenannter Zusatzbrenner erhitzt und dadurch stärker verdichtet. Nach der Abscheidung wird der Dorn entfernt und der Rohling wird gesintert und kollabiert. Für diese Bearbeitungsschritte kann der Rohling an den eingebetteten Haltern in vertikaler Ausrichtung hängend oder auch in horizontaler Ausrichtung gehalten werden.
Die Herstellung beidseitiger Halter nach dem bekannten Verfahren ist relativ aufwendig. Häufig ist es einfacher, anstelle eines eingebetteten Halters stirnseitig eine sogenannte Rohrpfeife aus Quarzglas anzuschweißen. Durch die Rohrpfeife kann der Innenbohrung ein Behandlungsgas zugeführt werden. Zum Anschweißen einer Rohrpfeife ist es lediglich erforderlich, die betreffende Stirnseite des Rohlings zu erwärmen und das Quarzglas zu erweichen. Durch das Erweichen des Quarzglases kann aber vorkommen - insbesondere bei kleinem Innendurchmesser -, dass sich die Innenbohrung des Rohlings schließt. Eine Nachbehandlung der Innenbohrung ist danach kaum noch möglich und der Rohling unbrauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers so zu modifizieren, dass an den Rohling stirnseitig eine Rohrpfeife problemlos angeschweißt werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dorn im Bereich eines der Enden des sich bildenden Rohlings von einem mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie der Dorn rotierenden Formteil umgeben ist, das einen dem Rohling zugewandten Kernbereich aufweist, von dem mindestens ein Teil stirnseitig in den sich bildenden Rohling lösbar eingebettet wird, und das unter Ausbildung einer dem Kernbereich angepassten Aufweitung der Innenbohrung vor dem Sintern des Rohlings entfernt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Innenbohrung des Rohlings stirnseitig aufgeweitet. Die Aufweitung vermindert die Gefahr, dass sich die Innenbohrung beim Erhitzen und Erweichen des Quarzglases verschließt und erleichtert so das Ansetzen einer Rohrpfeife an dieser Stirnseite.
Diese Aufweitung wird mittels eines Formteils erzeugt, das im Verlauf der Abscheidung von SiO2-Partikeln auf der Zylindermantelfläche des um seine Längsachse rotierenden Dorns, stirnseitig in den sich dabei bildenden Rohling ganz oder teilweise eingebettet wird. Durch das Einbetten wird das Formteil mit dem
Rohling jedoch nicht fest, sondern lösbar verbunden, so dass es später leicht entfernt werden kann.
Nach dem Entfernen des Formteils verbleibt eine Aufweitung der Innenbohrung des Rohlings. Die geometrische Form der Aufweitung ergibt sich als Negativabdruck der Außengeometrie des Kernbereichs des Formteils, soweit dieser in den Rohling eingebettet wird. Der Kernbereich kann teilweise oder vollständig in den Rohling eingebettet sein.
Das Formteil kann einteilig ausgebildet oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Wesentlich ist, dass es nach dem Abscheiden und Entfernen eine Aufweitung der Innenbohrung des Rohlings hinterlässt.
Die Außengeometrie des Kernbereichs bestimmt die Form der stirnseitigen Aufweitung der Innenbohrung. Bevorzugt ist der Kernbereich rotationssymmetrisch zur Längsachse des Dorns ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine entsprechend rotationssymmetrische Ausbildung der Aufweitung und dementsprechend beim Erwärmen eine rotationssymmetrische Temperaturverteilung, was das Anschweißen einer Rohrpfeife vereinfacht.
Das Entfernen des im Rohling eingebetteten Formteils wird erleichtert, wenn sich der Kernbereich in Richtung auf den sich bildenden Rohling verjüngt. Die Verjüngung des Kernbereichs kann stetig oder in Stufen erfolgen. Besonders bewährt hat sich eine Verfahrensweise, bei der ein Formteil eingesetzt wird, dessen Kernbereich Kegelform aufweist. Ein Kernbereich in Form eines Kegelstumpfs ist gleichermaßen geeignet. Derartige Formteile sind einfach herstellbar und sie lassen sich besonders leicht aus dem Rohling entfernen.
Das Formteil kann formschlüssig oder reibschlüssig mit dem Dorn verbunden sein. Eine formschlüssige Verbindung ergibt sich zum Beispiel bei einem Dorn, der sich vom Formteil in Richtung des Rohlings konisch verjüngt, so dass das Formteil gegen den Konus gedrückt werden kann. Das Formteil kann so gleichzeitig mit dem Dorn aus dem Rohling herausgezogen werden. Im Hinblick auf ihre einfache Realisierbarkeit und Betriebssicherheit hat sich jedoch eine reibschlüssige Verbindung von Formteil und Dorn als günstiger erwiesen.
Bevorzugt wird die reibschlüssige Verbindung gebildet, indem zwischen Formteil und Dorn ein Spannelement aus einem verformbaren Werkstoff eingesetzt wird. Ein Spannelement aus Kunststoff - wie Polytetrafluorethylen (PTFE) - ist für diesen Zweck geeignet, wenn die Temperaturbelastung während der Abscheidung nicht zu einer plastischen Verformung des Spannelements führt. Daher wird das Spannelement vorzugsweise in dem dem Rohling abgewandten Bereich des Formteils angeordnet.
Vorteilhafterweise weist das Formteil einen aus der Innenbohrung des sich bildenden Rohlings herausragenden Außenbereich auf. Das Formteil wird dabei nicht vollständig in den Rohling eingebettet, sondern nur teilweise, so dass ein axial aus der Innenbohrung des Rohlings herausragender Außenbereich verbleibt. Dieser ist mit dem Kernbereich des Formteils fest verbunden. Er bildet eine bevorzugte Aufnahme für das obenerwähnte Spannelement und durch Angreifen am Außenbereich kann das Formteil einfach aus der Innenbohrung herausgezogen werden.
Ein geeignet geformter Außenbereich erleichtert darüber hinaus ein definiertes Einbetten des Formteils in den Rohling. Hierzu ist zwischen dem Außenbereich und dem Kernbereich ein Absatz vorgesehen, derart, dass der Außenbereich den Kernbereich radial - in Richtung der Dornlängsachse gesehen - überragt. Der Absatz ist zum Beispiel in Form einer Stufe ausgebildet. Er kann Hinterschneidungen - etwa durch Verwirbelungen von SiO2-Partiklen - die zu einer Verbindung zwischen Rohling und Formteil führen und das anschließende Entfernen des Formteils erschweren könnten, verhindern.
Ein Formteil, das entlang der Längsachse des Dorns verschiebbar gelagert ist, kann unabhängig vom Dorn abgezogen werden.
Als günstig hat sich der Einsatz eines Formteils aus Quarzglas erwiesen. Quarzglas zeichnet sich durch hohe thermische und chemische Beständigkeit und Reinheit aus. Verunreinigungen des Rohlings werden so vermieden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Als einzige Figur zeigt
Figur 1 einen Verfahrensschritt zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt den Verfahrensschritt der Herstellung einer Aufweitung der Innenbohrung eines porösen Hohlzylinders 3 aus Quarzglas unter Einsatz eines Formkegels 5. Zum Zweck einer deutlicheren Darstellung ist dabei der Formkegel 5 maßstäblich vergrößert dargestellt.
Auf einem um seine Längsachse 2 rotierbaren Trägerrohr 1 aus Aluminiumoxid werden mittels eines (in der Figur nicht dargestellten) Flammhydrolysebrenners schichtweise SiO2-Partikel abgeschieden. Dabei bildet sich der poröse Hohlzylinder 3.
Das Trägerrohr 1 hat einen Außendurchmesser von 8 mm. Ein freies Endes 4 des Trägerrohres 1 erstreckt sich durch einen rotationssymmetrischen Formkegel aus Quarzglas, dem insgesamt die Bezugsziffer 5 zugeordnet ist. Der Formkegel 5 besteht aus einer Hülse 7, aus der in Richtung des Hohlzylinders 3 ein Einsatz in Form eines Kegelstumpfs 6 herausragt. Hülse 7 und Kegelstumpf 6 sind miteinander verschmolzen. Der Kegeistumpf 6 weist eine koaxial zur Längsachse 2 verlaufende Durchgangsbohrung auf, durch die sich das Trägerrohr 1 erstreckt. In Richtung auf den Hohlzylinder 3 verjüngt sich der Kegelstumpf über eine Lange von 14 mm von einem maximalen Außendurchmesser von etwa 20 mm auf einen minimalen Außendurchmesser von 12 mm. Die Hülse 7 hat eine Länge von ca. 80 mm und einen Außendurchmesser von 27 mm. Der Kegelstumpf 6 und ein Teil der Hülse 7 sind in das stirnseitige Ende 8 des Hohlzylinders 3 eingebettet.
Der Formkegel 5 ist mit dem Trägerrohr 1 reibschlüssig verbunden. Hierzu sind zwei halbschalenförmige Einsätze 9 aus PTFE vorgesehen, die sich innerhalb der Hülse 7 gegenüberliegend das Trägerrohr 1 fest umspannen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand Figur 1 erläutert.
Der Formkegel 5 wird in der aus Figur 1 ersichtlichen Orientierung mittels der PTFE- Halbschalen 9 auf dem Trägerrohr 1 fixiert. Am gegenüberliegenden Ende des Trägerrohres 1 wird ein hülsenförmiger Halter aus Quarzglas (in Figur 1 nicht dargestellt) montiert, wie er in der eingangs genannten DE-A1 197 51 919 beschrieben ist. Das Trägerrohr 1 wird anschließend in eine Drehbank eingespannt und um seine Längsachse 2 rotiert. Unter Hin- und Herbewegung des Flammhydrolysebrenners entlang des Trägerrohres 1 werden auf dessen Zylindermantelfläche und auf dem mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit rotierenden Formkegel 5 (sowie auf dem erwähnten hülsenförmigen Halter) schichtweise SiO2-Partikel abgeschieden. Dabei werden der Formkegel 5 und der Halter jeweils stirnseitig in den sich bildenden porösen Hohlzylinder 3 eingebettet. Während auf der einen Seite eine feste Verbindung zwischen Hohlzylinder 3 und Halter erwünscht und erforderlich ist, wird die Ausbildung einer mechanischen Verbindung zwischen Hohlzylinder 3 und Formkegel 5 möglichst vermieden.
Nach Beendigung des Abscheidevorgangs wird das Trägerrohr 2 aus dem Hohlzylinder 3 herausgezogen. Dabei wird gleichzeitig der Formkegel 5 entfernt. Das Entfernen des Formkegels 5 wird durch die rotationssymmetrische Ausbildung und die Konizität des Kegelstumpfes 6 erleichtert. Falls erforderlich, wird der Hohlzylinder 3 entlang der punktiert eingezeichneten Linie 10 eingesägt. Um dies zu vermeiden weist der Formkegel bei einer alternativen Ausführungsform im Bereich der Linie 10 einen Absatz auf, mit einer Höhe, die ausreicht, um während der Abscheidung ein Überwachsen des Hohlzylinders 3 vom Kegelstumpf 3 auf die Zylindermantelfläche der Hülse 7 zu vermeiden. Nach der Entnahme des Trägerrohres 1 und dem Entfernen des Formkegels 5 weist das Ende 8 des Hohlzylinders 3 eine der Außengeometrie des Kegelstumpfes 6 entsprechende, rotationssymmetrische, sich konisch nach außen erweiternde Aufweitung der Innenbohrung auf. Der Hohlzylinder 3 wird einer Reinigungs- und Trocknungsbehandlung in einer halogenhaltigen Atmosphäre unterzogen und gesintert. Dabei wird er mittels des erwähnten Halters in vertikaler Ausrichtung in einer (in der Figur nicht dargestellten) Behandlungskammer gehalten. Nach dem Sintern weist die Innenbohrung einen Durchmesser von etwa 3 mm auf; die erzeugte stirnseitige Aufweitung der Innenbohrung bleibt jedoch bei gleichem Schrumpfungsverhältnis erhalten.
Anschließend wird an das stirnseitige Ende (vorher Ende 8) des so hergestellten, verglasten Quarzglasrohres (vorher Hohlzylinder 3) eine Rohrpfeife angesetzt. Hierzu wird das Quarzglasrohr (3) im Bereich der Stirnseite (8) auf Erweichungstemperatur erhitzt. Die vorher erzeugte Aufweitung verhindert dabei ein Kollabieren der Innenbohrung im erweichten Bereich.
Nach dem Ansetzen des Rohrpfeife wird das Quarzglasrohr weiteren, allgemein bekannten Behandlungsschritten für die Herstellung einer Vorform für optische Fasern - wie beispielsweise einer Reinigung der Innenoberfläche durch einleiten eines Reinigungsgases - unterzogen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers, durch Abscheiden von SiO2- Partikeln auf der Zylindermantelfläche eines um seine Längsachse rotierenden, zylinderformigen Dorns unter Bildung eines im wesentlichen zylinderformigen, einen Innenbohrung aufweisenden, porösen Rohlings, Entfernen des Dorns und Sintern des Rohlings, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (1) im Bereich eines der Enden (8) des sich bildenden Rohlings (3) von einem mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie der Dorn (1) rotierenden Formteil (5) umgeben ist, das einen dem Rohling (3) zugewandten Kernbereich (6) aufweist, von dem mindestens ein Teil stirnseitig in den sich bildenden Rohling (3) lösbar eingebettet wird, und das vor dem Sintern unter Ausbildung einer dem
Kernbereich (6) angepassten Aufweitung der Innenbohrung des Rohlings (3) entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (6) rotationssymmetrisch zur Längsachse (2) des Dorns (1) ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kernbereich (6) in Richtung auf den sich bildenden Rohling (3) verjüngt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (6) Kegelform aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) reibschlüssig mit dem Dorn (1) verbunden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die reibschlüssige Verbindung gebildet wird, indem zwischen dem Formteil (5) und dem Dorn (1) ein Spannelement aus einem verformbaren Werkstoff eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) eine aus dem sich bildenden Rohling (3) herausragenden Außenbereich (7) aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
Außenbereich (7) und dem Kernbereich (6) ein Absatz (9) vorgesehen ist, derart, dass der Außenbereich (7) den Kernbereich (6) radial - in Richtung der Dornlängsachse (2) gesehen - überragt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (5) entlang der Dornlängsachse (2) verschiebbar gelagert ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formteil (5) aus Quarzglas eingesetzt wird.
EP01915323A 2000-03-14 2001-03-09 Verfahren zur herstellung eines quarzglaskörpers Withdrawn EP1194384A1 (de)

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DE10012227 2000-03-14
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