FI113533B - Kuidunvetouunin tiivistys - Google Patents

Description

113533 f '

KUIDUNVETOUUNIN TIIVISTYS

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisesti vetouuni optisen kuidun valmistamiseksi.

5

Optisen kuidun valmistus voidaan jakaa karkeasti kahteen eri vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa valmistetaan optisen kuidun kuituai-hio (engl. fiber preform). Kuituaihio on lyhyehkö, jäykkä ja paksuhko kvartsilasitanko, johon valmistettavan kuidun optiset ominaisuudet, ku-10 ten esimerkiksi kuidun säteen suuntainen taitekerroinjakauma muodostetaan mainitun aihion valmistuksen yhteydessä. Seuraavassa vaiheessa kuituaihio asetetaan ns. vetouuniin (engl. drawing furnace), jossa kuituaihio vedetään ohueksi ja taipuisaksi optiseksi kuiduksi. Kuidun vetämisen yhteydessä kuitu myös tyypillisesti päällystetään yhdellä 15 tai useammalla suojaavalla pinnoitteella (engl. buffer coatings) ennen kuidun kelaamista varastoimista varten rullalle.

: V Pystyasennossa olevassa vetouunissa uunin sisään pystyyn sijoitetun • · · kuituaihion alapäätä lämmitetään tyypillisesti n. 2000 °C lämpötilaan 20 kuituaihiota vaakatasossa symmetrisesti ympäröivän kuumennus-elementin avulla. Tämä kuumennuselementti on tyypillisesti valmistettu grafiittimateriaalista, jonka grafiittimateriaalin lämmitys on järjestetty ta-.···. pahtuvaksi induktiivisesti. Kuituaihion alapään saavuttaessa riittävän korkean lämpötilan, vetää painovoima sulaa ja osittain juoksevassa ti-... ; 25 lassa olevaa kvartsilasia alaspäin, jolloin ohutta kuitua muodostuu näin jatkuvana prosessina. Em. tavalla muodostuvan optisen kuidun hai- * · kaisijaa voidaan hallita mm. kuituaihion lämmitystä säätämällä sekä :··: vaikuttamalla kuidun kelaus- eli vetonopeuteen.

• · ·

* I

• * · / . 30 Vetouunin avulla tapahtuvassa optisen kuidun valmistuksessa erään ; merkittävän ja sinänsä hyvin tunnetun ongelman muodostavat kuituun • · pienhiukkasina kulkeutuvat epäpuhtaudet. Nämä hiukkaset voivat olla peräisin joko vetouunin ulkopuolelta tai sisäpuolelta. Tyypillisesti veto-uunin sisäpuolelta peräisin olevat epäpuhtaudet irtoavat kuumen-35 nuselementistä, eristemateriaaleista tai uunin muista korkeassa lämpötilassa olevista osista. Hiukkaset ovat tyypillisesti esimerkiksi piikarbidia tai hiiltä. Myös itse kuituaihiosta irtoava lasimateriaali saattaa muodostaa prosessia häiritseviä hiukkasia. Kohdatessaan kuiduksi muodostu- 2 113533 van sulan kvartsilasin em. epäpuhtaushiukkaset aiheuttavat kuituun paikallisia virheitä (epäjatkuvuuskohtia), jotka vaikuttavat kuidun lujuuteen ja voivat myöhemmässä vaiheessa aiheuttaa esimerkiksi kuidun katkeamisen.

5

Esimerkiksi patenttijulkaisussa US 4547644 on käsitelty näitä epäpuh-taushiukkasten kuidun vedossa aiheuttamia em. ongelmia. Mainittu julkaisu esittää ratkaisuksi ongelmaan vetouunin putkimaista kuumennus-elementtiä ympäröivän eristekerroksen yhteyteen kuumennuselementin 10 ylä- ja alapäähän järjestetyt tiiviste-elimet, joiden avulla epäpuhtaus-hiukkasten kulkeutumista uunin sisätilaan pyritään vähentämään. Patentissa US 4547644 esitetty ratkaisu perustuu olennaisesti vetouunin yläosaan sijoitettuun rengasmaiseen kansirakenteeseen, joka omalla painollaan pitää paikoillaan ylempää edellä mainituista tiiviste-elimistä 15 sallien eristemateriaalin lämpölaajenemisen. Ratkaisun avulla saavutettava tiiveys ei kuitenkaan ole täysin tyydyttävä, koska kansiosan tiiveys suhteessa vetouunin lämmityselementtiin ja uunin muihin osiin : V pääsee vaihtelemaan. Patentissa US 4547644 esitetty ratkaisu ei myöskään mahdollista kaasuvirtauksen tarkkaa hallintaa vetouunin sis'*: 20 säilä.

:*·.· Vetouunin sisällä vallitsevat kaasujen virtausolosuhteet ovat tärkeä vai-• · .···. niistettävän kuidun laatuun vaikuttava tekijä. Tyypillisesti kaasuvirtaus pyritään järjestämään ylhäältä alaspäin, jolloin kaasuvirtauksen ja ... . 25 muodostuvan kuidun välinen nopeusero on mahdollisimman pieni ja niiden välille ei muodostu turbulenssia. Tekniikan tasosta tunnetaan * · myös ratkaisu, jossa käytetään vetouunin sisällä alhaalta ylöspäin ·:··: suuntautuvaa kaasuvirtausta, jolloin uunin sisällä syntyvät hiukkaset ohjautuvat mainitun kaasuvirtauksen mukana ylöspäin, eivätkä siten / . 30 kohtaa alaspäin putoavaa ja kuiduksi muodostuvaa sulaa kvartsilasia.

• · * i i • Edellä esitetyt tekniikan tason ratkaisut eivät kuitenkaan ole kyenneet ratkaisemaan epäpuhtaushiukkasiin liittyviä ongelmia täysin tyydyttävästi. Huolimatta vetouunin lämmityselementeissä ja muissa kompo-35 nenteissa käytetyistä hyvälaatuisista materiaaleista ja vetouunin rakenteiden tiivistykseen kehitetyistä erityisistä rakenneratkaisuista, uunin sisälle pääsee kuitenkin aina muodostumaan jossain määrin kuidun vetoa haittaavia hiukkasia. Ylöspäin suuntautuvan kaasuvirtauksen käyt- 113533 täminen aiheuttaa ongelmia kuidunvedossa, kun vetonopeudet ovat suuria, esimerkiksi yli 600 m/s.

Nyt käsillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on esittää 5 optisen kuidun valmistuksessa käytettävä laitteisto, jonka laitteiston rakenteella parannetaan uunin lämmitysosan tiiveyttä ja siten tehokkaasti estetään epäpuhtaushiukkasten päätyminen vetouunin sisälle ja uunissa muodostuvaan kuituun. Keksinnön avulla parannetaan lisäksi merkittävästi vetouuniin sisälle syötettävien kaasujen virtausten hallintaa, 10 minkä ansiosta muodostuvaa kuitua ympäröivä kaasuvirtaus saadaan kuidun muodostumisprosessin kannalta hyvin käyttäytyväksi.

Näiden tarkoitusten toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle vetouunille on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patentti-15 vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Muissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksin-: V nön edullisia suoritusmuotoja.

20 Keksinnön perusajatuksena on se, että valmistettaessa optista kuitua pystysuuntaisen vetouunin avulla, jossa vetouunissa kuituaihiota kuu-mennetaan kuumennusvyöhykkeessä siten, että kuituaihion alapäähän • · .···. muodostuvasta sulasta muodostetaan ohutta kuitua painovoiman ja/tai kuituun kohdistetun alaspäin suuntautuvan vedon avulla, sovitetaan . . 25 mainitun vetouunin kansiosa laitteiston rakenteeseen siten, että veto-* · · uunin kuumennuselementin lämpölaajeneminen ei pääse muuttamaan kansiosan ja kuumennuselementin välistä tiiviyttä. Keksinnön edulli-·:··: sessa suoritusmuodossa mainittu kansiosa sovitetaan vetouunin runko- osaan nähden liikkuvaksi siten, että kansiosan sijainti vetouunin putki-.* . 30 maisen kuumennuselementin yläreunan suhteen pysyy vakiona kuu-VI mennuselementin pituuden muuttuessa lämpötilavaihtelujen seurauk- ’· " sena. Tyypillisesti vetouunin kuumennuselementin pituus kasvaa noin 5 mm kun elementin lämpötila nousee huoneenlämpötilasta n. 2000 °C lämpötilaan.

35

Sopivimmin mainittu kansiosa kiinnitetään vetouunin runko-osaan elimillä, jotka puristavat kansi-osaa kuumennuselementtiä kohti olennaisesti vakiovoimalla riippumatta kuumennuselementin pituudesta, jolloin 4 113533 myös kansiosan ja kuumennuselementin väliseen tiivisteeseen, eli kaasurenkaan sisärenkaisiin, kohdistuu vakiovoima ja tiivistys pysyy vakiona. Sopivimmin mainittujen elinten puristusvoima on säädettävissä. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mu-5 kaiset elimet toteutetaan vetouunin kuuman tilan ulkopuolelle sijoitettavilla jousimaisilla rakenteilla.

Keksinnön mukaisella tiivistysrakenteella päästään eroon lämpölaajenemisen, erityisesti kuumennuselementin lämpölaajenemisen, aiheut-10 tamasta vetouunin ja sen ympäristön välisen tiivistyksen epämääräisyydestä, kuitenkin sallien kuumennuselementin lämpölaajenemisen. Keksinnön merkittävänä etuna on myös se, että vetouunin kaasuvir-tauskanavat ja siten itse kaasuvirtaukset pysyvät muuttumattomina koko lämpötila-alueella, jolloin kaasu voidaan sovittaa virtaamaan veto-15 uunissa kuidun muodostuksen kannalta optimaalisella nopeudella, sopivimmin muodostuvan kuidun vetonopeudella.

* · : '.·* Seuraava esimerkkien avulla suoritettava keksinnön yksityiskohtai-sempi selitys havainnollistaa alan ammattimiehelle edelleen selvemmin : ·: 20 keksinnön edullisia suoritusmuotoja sekä keksinnöllä tunnettuun teknii- /.· kan tasoon nähden saavutettavia etuja.

• * * · * · • « ;···. Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin pii rustuksiin, joissa . . 25 » · * kuva 1 esittää periaatteellisesti sivukuvantona keksinnön erästä-suoritusmuotoa vetouunin kuumennuselementin ollessa kylmänä, ja • · · » · ' · • · · / . 30 kuva 2 esittää periaatteellisesti sivukuvantona kuvan 1 mukaista ; Ί suoritusmuotoa vetouunin kuumennuselementin ollessa * kuuma.

Oheiset kuvat ovat periaatteellisia ja niistä on paremman havainnolli-35 suuden vuoksi jätetty pois keksinnön ymmärtämisen kannalta epäolennaisia yksityiskohtia, kuten esimerkiksi vetouunin 10 runko-osan 11 yläosan jäähdytyskanavat.

5 113533

Kuvassa 1 on periaatteellisesti esitetty optisen kuidun 3 valmistuksessa käytettävän vetouunin 10 rakenne ja vetouunin eri osien keskinäinen sijainti vetouunin ollessa kylmänä.

5 Kvartsilasinen kuituaihio 1, joka on tyypillisesti halkaisijaltaan 50-100 mm ja pituudeltaan 500-2000 mm, sijoitetaan pystyasentoon putkimaisen kuumennuselementin 12 sisään. Kuumennuselementin 12 materiaali on tyypillisesti grafiittia, joka kestää hyvin prosessissa esiintyviä luokkaa 2000 °C olevia lämpötiloja. Kuumennuselementtiä 12 ympäröi 10 eristekerros 13, joka voi olla esimerkiksi huokoista grafiittivillaa.

Induktiokela 14 on järjestetty kuumentamaan sähköisen induktion avulla kuumennuselementtiä 12, jolloin mainitun kelan kohdalle muodostuu kuumennusvyöhyke, johon kuumennusvyöhykkeeseen kuituaihion 1 15 alapää on sijoitettu. Kuumennuselementin 12 lämmitysvaikutuksen johdosta kuituaihion 1 alapäähän muodostuu sulaa 2, joka sula edelleen painovoiman ja/tai kuituun 3 kohdistetun vedon avulla muotoutuu ohueksi alaspäin eteneväksi kuiduksi.

« « I « i"i 20 Kuidun 3 vetosuunnassa kuumennuselementin 12 jälkeen vetouuniin 10 on järjestetty ns. jatkoputki 15, jonka pääasiallisena tarkoituksena :*·,· on estää kuidun liian nopea jäähtyminen. Hyvälaatuisen optisen kuidun » · 3 valmistamiseksi on tärkeää, että muodostuvaa kuitua ei altisteta ns. kylmäshokille. Kylmäshokilla tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että . 25 muodostumassa olevan kuidun 3 kiderakenteeseen jää liian nopeasta jäähtymisestä aiheutuvia jännitystiloja, jolloin kuidun lopullinen kidera-·;·' kenne jää epätäydelliseksi. Tämä heikentää ratkaisevasti kuidun 3 op- •;· ·: tisia ominaisuuksia, ja vaikuttaa myös kuidun mekaaniseen lujuuteen.

• * · < » ‘ · «»· , 30 Jatkoputken 15 yläosa on edullisesti kvartsiputkea tyypillisesti 100-500 ; *; mm mittaiselta alkuosuudeltaan. Tämän osuuden tarkoituksena on I k · eristää korkeassa lämpötilassa oleva kuumennuselementti 12 vetouunin 10 (jatkoputken 15) alemmista osista. Kvartsiputki soveltuu tähän tarkoitukseen hyvin korkean lämmönkestävyytensä johdosta, jolloin 35 kvartsiputkea itseään ei tarvitse suoraan aktiivisesti jäähdyttää, eikä kuitua 3 siten altisteta kylmäshokille. Kvartsin sijaan jatkoputken 15 materiaalina voidaan käyttää myös esimerkiksi grafiittia. Kuidun 3 muodostuminen sulasta kvartsilasista on kvartsiputken kohdalla edel- 6 113533 leen meneillään, joten liian jyrkkä lämpötilagradientti kuumennuselementin 12 vaikutusalueelta alaspäin siirryttäessä olisi kuidun muodostumisen kannalta haitallinen aiheuttaen kuidulle ei-toivotun kylmäsho-kin.

5

Vetouuniin 10 on edullisesti järjestetty inertin kaasun, sopivimmin argon-kaasun virtaus 4 ylhäältä alaspäin. Mainittu kaasuvirtaus 4 etenee tyypillisesti kuumennuselementin 12 vaikutusalueelta edelleen jatko-putkeen 15.

10

Edellä mainitun kaasuvirtauksen 4 aikaansaamiseksi vetouunin 10 yläosaan on järjestetty keksinnön mukaisesti kaasurengas 16. Kaasuren-gas 16 muodostuu ulkorenkaasta 17a sekä ulkorenkaan sisäpuolelle järjestetyistä sisärenkaista 18a, 18b. Ulkorengas 17a ja sisärenkaat 15 18a, 18b on edullista sijoittaa samankeskisesti vetouunin 10 pystyakse lin 10x ympärille. Ulkorenkaaseen 17a muodostettuun kanavaan 17b syötetään vetouunin kaasuvirtauksessa 4 tarvittava kaasu uunin ulko-v< puolelta. Kanava 17b on sopivimmin sijoitettu kiertämään vetouunin 10 pystyakseli 10x vaakatasossa. Vetouunin 10 pystyakselilla 10x tarkoite- » · 20 taan sitä vetouunin pystysuuntaista linjaa, jolla vetouunin vetotilan korkeussuuntainen keskilinja, kuituaihion 1 pystylinja sekä muodostuvan :: kuidun 3 pystylinja ovat.

• · ► · · • ·

Kaasurenkaan 16 ulkorenkaan 17 ympäröimänä on ylempi sisärengas 25 18a ja alempi sisärengas 18b. Sisärenkaiden 18a, 18b tarkoituksena on tiivistää kuumennuselementin 12 ja kansiosan 20 väli siten, että .···. kuumennuselementtiä ympäröivä eristekerros 13 ei ole yhteydessä ve-touunin sisätilaan, jossa tilassa kuituaihiosta 1 muodostetaan kuitua 3. : Keksinnölle ominaisesti ylemmän sisärenkaan 18a ja alemman sisä- • ♦ · 30 renkaan 18b väliin muodostuu aukko 18c sisärenkaiden vastinpintojen muotoilun seurauksena. Ylemmän sisärenkaan 18a ja alemman sisä-: renkaan 18b vastinpintoihin voidaan edullisessa suoritusmuodossa muodostaa ulkonemia, jotka estävät sisärenkaiden vastinpintojen kontaktin koko pinta-alalla ja samalla ulkonemat pitävät renkaiden keski-35 näisen etäisyyden vakiona, jolloin myös aukon 18c suuruus pysyy vakiona. On erittäin edullista muotoilla sisärenkaiden 18a, 18b välinen aukko 18c sellaiseksi, että aukon vetouunin 10 pystyakselia 10x kohti oleva suuaukko kiertää yhtenäisenä renkaana vetouunin pystyakselin 7 113533 vaakatasossa. On myös mahdollista muodostaa kaasurenkaan 16 sisärenkaat 18a, 18b yhdestä yhtenäisestä renkaasta, jolloin kaasuaukko 18c muodostetaan mainittuun renkaaseen esim. työstämällä. Lisäksi on mahdollista muodostaa kaasurenkaan 16 sisärenkaat 18a, 18b use-5 ämmästä kuin kahdesta osasta, jolloin esimerkiksi kaasuaukon 18c muodostamiseen voidaan käyttää erillisiä väliosia.

Kaasurenkaan 16 ulkorenkaan 17a kanava 17b ja sisärenkaiden 18a, 18b välinen aukko 18c ovat yhteydessä toisiinsa, jolloin kaasu voi virra-10 ta ulkorenkaan kanavan kautta sisärenkaiden välisestä aukosta veto-uunin sisälle, jolloin aikaansaadaan kaasuvirtaus 4 kuumennuselemen-tin 12 ja jatkoputken 15 sisälle.

Sisärenkaat 18a, 18b on edullista valmistaa materiaalista, jonka lämpö-15 laajeneminen on mahdollisimman vähäistä käytettävällä lämpötila-alueella, erityisen sopivaa on käyttää grafiitista valmistettuja renkaita. Grafiittisten renkaiden, joiden korkeus on tyypillisesti luokkaa 10 mm, lämpölaajeneminen on käytännössä olematonta. Esimerkiksi grafiitti-nen kuumennuselementti 12 laajenee vetouunissa 10 käytetyllä lämpö- » · '*··] 20 tila-alueella vain noin 5 mm, vaikka sen kokonaispituus on luokkaa 500 ί’ : mm. Sisärenkaiden 18a, 18b oleellisesti olemattoman lämpölaajenemi- sen takia sisärenkaiden välinen aukko 18c pysyy oleellisesti saman V·: suuruisena koko lämpötila-alueella, jolloin kaasuvirtauksen 4 järjestä- L": minen halutun suuruiseksi on helposti järjestettävissä.

25

Kaasurenkaan 16 ulkorengas 17a on edullista valmistaa termisesti ja .··! mekaanisesti vahvasta aineesta, kuten esimerkiksi teräksestä. Ulko renkaan 17a kanavan 17b koon muuttumisella lämpölaajenemisen vai-: kutuksesta ei ole käytännössä merkitystä, mikäli kanava mitoitetaan 30 riittävän suureksi, jolloin kaasuvirtaus 4 vetouunin 10 sisällä voidaan pi-·. : tää haluttuna sisärenkaiden 18a, 18b välisen aukon 18c avulla. On .·. : edullista muodostaa ulkorengas 17a yhdestä yhtenäisestä kappalees ta, mutta ulkorengas voidaan tarvittaessa muodostaa myös useammasta osasta.

35 Käytettäessä oleellisesti lämpölaajenemattomasta materiaalista valmistettuja kaasurenkaan 16 sisärenkaita 18a, 18b pysyvät niihin muodostetut aukot 18c oleellisesti vakiokokoisina lämpötilan muuttuessa, mikä- 8 113533 11 sisärenkaisiin vaikuttava puristusvoima pysyy myös oleellisesti vakiona. Tällöin aukkojen 18c kautta tapahtuva kaasuvirtaus 4 pysyy myös oleellisesti vakiona. Aukkojen 18c korkeussuuntainen sijainti kaasu-renkaan 16 ulkorenkaan 17a suhteen muuttuu kuumennuselementin 12 5 pituuden muuttuessa, ja tämä muutos on huomioitava kaasurenkaan ulkorenkaan 17a kanavan 17b muodostamisessa, jotta kaasuvirtaus 4 pysyy haluttuna eri toimintatiloissa. Kuvien 1 ja 2 esimerkin mukaisessa edullisessa suoritusmuodossa kaasurenkaan 16 ulkorenkaan 17a kanava 17b on muodostettu niin laajaksi, että se on yhteydessä sisä-10 renkaiden 18a, 18b väliseen aukkoon 18c koko kuumennuselementin 12 pituuden vaihtelualueella.

Vetouunin 10 yläosaan kaasurenkaan 16 yläpuolelle on järjestetty kan-siosa 20, joka sulkee kuumennuselementin 12 ja eristekerroksen 13 15 yhteyden ylöspäin vetouunin ulkopuoliseen tilaan. Kansiosaan 20 voidaan tarvittaessa järjestää jäähdytys käyttämällä esimerkiksi kanteen muodostettavia jäähdytyskanavia 21, joissa kierrätetään sopivaa väliainetta, kuten esimerkiksi jäähdytysvettä. Kansiosan 20 jäähdytyksellä estetään liiallinen lämmön siirtyminen vetouunin 10 muihin rakenteisiin.

20 ««· · ] ’ Keksinnön mukaisesti kansiosa 20 on nyt sovitettu kaasurenkaaseen 16 nähden siten, että kansiosa 20 voi liikkua pystysuunnassa. Kansi- osa 20 on edullista kiinnittää kaasurenkaaseen 16 joustavilla kiinnitys- ’·[,/· elimillä 22, esimerkiksi jousilla, jotka sallivat kansiosan pystyliikkeen.

25 Kansiosan 20 pystysuuntaisen liikkeen aikaansaa lämmityselementin :*·.· 12 pystysuuntainen pituuden muuttuminen, joka syntyy lämpötilan • · .··. muuttumisesta seuraavasta lämmityselementin 12 lämpölaajentumi-sesta. Lämmityselementin 12 pituuden muutoksen seurauksena lämmi-: tyselementtiä vasten järjestetty alempi sisärengas 18b liikkuu pysty- 30 suunnassa oleellisesti pituuden muutosta vastaavan matkan. Jolloin myös ylempi sisärengas 18a liikkuu pystysuunnassa oleellisesti saman • · .·. : lämmityselementin 12 pituuden muutosta vastaavan matkan. Täten kaasurenkaan 16 yläpuolelle, ylempää sisärengasta 18b vasten, järjestetty kansiosa 20 liikkuu myös pystysuunnassa kun lämmityselementin 35 12 pituus vaihtelee. Kansiosan 20 liike on oleellisesti yhtä suuri kuin lämmityselementin 12 pystysuuntainen pituuden muutos ja kaasurenkaan 16 sisärenkaiden 18a, 18b pystysuunteinen liike, kun sisärenkaat ovat oleellisesti lämpölaajentumattomia.

9 113533 j Keksinnön perusajatuksen mukaisesti kansiosa 20 on järjestetty siten, että kansiosan ja kuumennuselementin 12 välissä oleviin sisärenkaisiin 18a, 18b kohdistuu oleellisesti vakiosuuruinen voima kaikissa vetouu-5 nin 10 käyttötiloissa. Tällöin vetouunin 10 yläosan tiivistyksen taso pysyy vakiona kaikissa vetouunin käyttötiloissa ja tiivistyksen taso myös tiedetään. Kansiosan 20 ja kuumennuselementin 12 välissä oleviin sisärenkaisiin 18a, 18b kohdistuva oleellisesti vakiosuuruinen voima aikaansaadaan kansiosan pystysuuntaisen liikkumisen sallivilla kiinnitys-10 elimillä 22. Kiinnityselimiä 22 voi olla yksi tai useampia, sopivimmin neljästä kuuteen. Sopivimmin kiinnityselimet 22 on järjestetty symmetrisesti vetouunin 10 pystysuuntaisen keskiakselin 10x suhteen.

Kiinnityselimet 22 voidaan muodostaa usealla eri tavalla. Eräässä edul-15 lisessa suoritusmuodossa muodostetaan joustava kiinnityselin 22 tuurnasta ja jousesta. Tuurna kiinnitetään kansi-osan 20 läpi kaasurenkaa-seen 16 ja tuurnan ympärille kansiosan 20 päälle sijoitetaan jousi, jonka päähän asennetaan levy. Levy, jossa on keskellä reikä sijoitetaan tuurnan ympärille siten, että levy ei voi poistua tuurnan ympäriltä. Le-| *·\ 20 vyn lukitus voidaan tehdä esimerkiksi tuurnan päähän kierrettävällä ! mutterilla. Muuttamalla levyn paikkaa vaikutetaan jousen puristusvoi- maan ja siten sisärenkaiden 18a, 18b rajapintoihin vaikuttaviin puristus-voimiin. Tiivistyksen toivotun toiminnan kannalta on oleellista, että kiin-nityselimen 22 joustoalue kattaa vähintään sen alueen, jolla kuumen-25 nuselementin 12 pituus voi vaihdella. Mikäli kiinnityselimen 22 liikevara loppuu ennen kuin kuumennuselementin 12 pituuden vaihtelu, on seu- * » .···. rauksena tiivistyksen puristusvoimien muuttuminen.

Toisessa edullisessa suoritusmuodossa muodostetaan kiinnityselin 22 30 tuurnasta ja punnuksesta. Ensin tuurna kiinnitetään kansiosan 20 läpi :*·.· kaasurenkaaseen 16 siten, että kansiosa voi liikkua tuurnan suuntai-• ♦ .·. : sesti. Tämän jälkeen tuurnan ympärille kansiosan 20 päälle sijoitetaan yksi tai useampi punnus. Kansiosan 20 ja punnuksen yhteismassa aikaansaa vakiosuuruisen puristusvoiman kaasurenkaan sisärenkaisiin 35 18a, 18b. Kuumennuselementin 12 pituuden on mahdollista vaihdella ja samalla siirtää kaasurenkaan 16 sisärenkaita 18a, 18b ja kansiosaa 20 korkeussuunnassa, tiivisteeseen kohdistuvan puristusvoiman muuttumatta.

10 113533 ; Keksinnön eräässä suoritusmuodossa kansiosan 20 puristusvoima tuo tetaan pneumaattisesti, ja onkin selvää, että keksintö ei ole riippuvainen siitä tavasta, jolla puristusvoima tuotetaan.

I 5

Kuvassa 2 on esitetty periaatteellisesti kuvan 1 suoritusmuodon mukainen vetouuni 10 ja uunin eri osien keskinäinen sijainti silloin, kun kuumennuselementti 12 on kuuma ja se on lämpölaajenemisen takia pidempi kuin kuvassa 1 esitetyssä lepotilassa. Lepotilalla tarkoitetaan 10 sitä tilaa, kun vetouunin 10 kuumennuselementti 12 on kylmä.

Kuumennuselementin 12 pituus kasvaa lepotilan pituuteen verrattuna lämpötilan kasvaessa. Kun kuumennuselementin 12 pystysuuntainen pituus on kasvanut, on myös kaasurenkaan 16 sisärenkaat 18a, 18b 15 siirtyneet ylöspäin oleellisesti vastaavan matkan. Esimerkissä vetouunin 10 kansiosa 20 on kiinnitetty joustavasti runkoon 11 nähden, jolloin myös kansiosa on liikkunut runko-osaan nähden oleellisesti kuumennuselementin 12 pituuden muutosta vastaavan matkan ylöspäin. Kansi-osan 20, kaasurenkaan 16 sisärenkaiden 18a, 18b ja kuumennusele-’··.* 20 mentin 12 välinen tiivistysvoima on nyt yhtä suuri kuin kuumennuselementin ollessa lepotilassa, koska kiinnityselimet 22 kohdistavat kansi-osaan 20 vakiovoiman, riippumatta kansiosan asemasta korkeussuun- * · nassa.

25 Vetouunin 10 kansiosan 20 ja ylemmän sisärenkaan 18a väliseen raja-pintaan sekä ylemmän sisärenkaan ja alemman sisärenkaan 18b väli* • · .···. seen rajapintaan sekä kuumennuselementin 12 ja alemman sisären kaan väliseen rajapintaan vaikuttava puristusvoima pysyy oleellisesti vakiona kiinnityselimen 22 vaikutuksesta koko kuumennuselementin 12 30 pituuden vaihtelualueella. Näin ollen kansiosan 20 pystysuuntaisen liik-:*·.· kumisen sallivien kiinnityselimien 22 ansiosta kansiosan ja ylemmän : sisärenkaan 18a välinen tiiviys pysyy vakiona kuumennuselementin 12 pituuden muuttuessa, kuten myös kuumennuselementin ja alemman sisärenkaan 18b välinenkin tiiviyskin.

35

Vetouunin 10 kuumennuselementin 12 pituuden vaihdellessa muuttuu myös kaasurenkaan 16 ulkorenkaan 17a ja kansiosan 20 välinen etäisyys, joka on oleellisesti yhtä suuri kuin alemman sisärenkaan 18a ja 11 113533 eristekerroksen 13 välinen etäisyys, joka puolestaan on oleellisesti yhtä suuri kuin kuumennuselementin pituuden muutos lepotilaan verrattuna.

Keksinnön mukainen kansiosan 20 kiinnitystäpä ei ole riippuvainen 5 kaasun syöttöön käytettävistä kaasurenkaan 16 kanavista 17b ja aukoista 18c eikä myöskään kansiosan jäähdytyskanavasta 21, vaan keksinnön mukaista kiinnitystapaa voidaan käyttää sen perusajatus säilyttäen myös sellaisissa kansirakenteissa, joissa ei ole kanavia tai joissa kanavien käyttötarkoitus on jokin toinen kuin esimerkissä esitetty.

10

Keksinnön edellä esitettyjen eri suoritusmuotojen yhteydessä esitettyjä toimintatapoja ja laitteiston rakenteita eri tavoin yhdistelemällä voidaan aikaansaada erilaisia keksinnön suoritusmuotoja, jotka ovat keksinnön hengen mukaisia. Esimerkiksi esitetyssä suoritusmuodossa oleva kaa-15 surengas 16 voidaan yhdistää samaan rakenteeseen joko kansiosan 20 tai vetouunin 10 runko-osan 11 kanssa, jolloin kansiosa kiinnitetään suoraan runko-osaan. Tämän vuoksi edellä esitettyjä esimerkkejä ei tule tulkita keksintöä rajoittavasti, vaan keksinnön suoritusmuodot voivat vapaasti vaihdella jäljempänä patenttivaatimuksissa esitettyjen keksin-•\ 20 nöllisten piirteiden puitteissa.

Claims (10)

113533

1. Vetouuni (10) tai vastaava optisen (3) kuidun valmistamiseksi sopivimmin pystysuuntaisesta kuituaihiosta (1), joka vetouuni käsittää 5 ainakin - kuituaihiota (1) ympäröivän sopivimmin putkimaisen kuumennuselementin (12) kuituaihion kuumentamiseksi, - kuumennuselementin (12) ulkopuolisen eristekerroksen (13), 10. vetouunin runko-osan (11) mainitun kuumennuselementin (12) ja mainitun eristekerroksen (13) sijoittamiseksi vetouuniin (10), - kansiosan (20) mainitun kuumennuselementin (12) ja mainitun runko-osan (11) välisen alueen sulkemiseksi eristämään eristekerros (13) ja/tai eristekerrosta ympäröivä tila kuituaihioita 15 ympäröivästä kaasuvirtauksesta (4), ja - mainitun kansiosan (20) ja mainitun kuumennuselementin (12) väliin sovitetun kaasurenkaan (16) kaasun syöttämiseksi kuituaihiota ympäröivään kaasutilaan 20 tunnettu siitä, että kansiosa (20) on edelleen sovitettu rungon (11) suhteen liikkuvaksi kuumennuselementin (12) pituuden muuttuessa siten, että mainittuun kaasurenkaaseen kohdistuu oleellisesti vakiosuuruinen kaasurengasta kuumennuselementin päätyyn tiivistävä *..! voima kaikissa vetouunin (10) käyttötiloissa. 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että :··· kansiosan (20) ja kuumennuselementin (12) välinen voima on :. · säädettävissä.

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että vetouuni käsittää kiinnityselimet (22) kansiosan (20) puristamiseksi olennaisesti vakiovoimalla kuumennuselementtiä (12) kohti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että : kiinnityseliminä (22) käytetään yhtä tai useampaa jousta tai vastaavaa. « 113533

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että kiinnityseliminä (22) käytetään yhtä tai useampaa elintä, jonka puristusvoima aikaansaadaan painovoimalla.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että kaasurengas (16) käsittää yhden tai useamman ulkorenkaan (17a) ja yhden tai useamman ulkorenkaan sisäpuolelle järjestetyn sisärenkaan (18a, 18b), jotka mainitut ulkorenkaat ja sisärenkaat on järjestetty samankeskisesti kuituaihion (1) suhteen. 10

7. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että kaasuvirtaus (4) kuituaihiota (1) ympäröivään kaasutilaan on järjestetty kaasurenkaaseen (16) sijoitettujen kanavien (17b) ja aukkojen (18c) kautta, joiden mainittuun kaasutilaan 15 avautuvien aukkojen suuaukot ympäröivät symmetrisesti kuituaihiota (1) oleellisesti vaakasuorassa tasossa.

8. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että kaasuvirtaus (4) kuituaihiota (1) ympäröivään 20 kaasutilaan on järjestetty kaasurenkaaseen (16) sijoitettujen kanavien (17b) ja yhden oleellisesti yhtenäisen ja vaakasuuntaisen aukon (18c) kautta, jonka mainittuun kaasutilaan avautuvan aukon suuaukko • · ympäröi kuituaihiota (1) oleellisesti koko kehältä.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että aukot/aukko (18c) muodostuvat kaasurenkaan (16) ensimmäisen sisärenkaan (18a) ja toisen sisärenkaan (18b) väliin.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen vetouuni (10), tunnettu siitä, että 30 kaasurenkaaseen (16) sijoitettujen aukkojen/aukon (18c) mitat pysyvät oleellisesti muuttumattomina kaikissa vetouunin (10) käyttötiloissa. » » 14 113533