KR20010051283A - 석영유리 보디의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

석영 유리 보디 제조를 위한 공지된 장치에는 신장된 맨드릴이 제공되며 그것은 수평으로 배향된 길이방향의 맨드릴 축선 주위를 선회하며; 1 이상의 증착 버너에 의해서 SiO₂입자가 맨드릴의 재킷 표면 상에 층으로 증착되어 다공성 블랭크를 형성하며; 제 1 홀더는 형성되는 블랭크의 일 단부의 영역에서 슬리브 형상으로 맨드릴을 둘러싸며, 홀더는 형성되는 블랭크에 부분적으로 삽입되고; 1 이상의 고정 요소에 의해서 맨드릴과 제 1 홀더가 서로 견고하게 연결된다. 종래 기술과 비교하여 저감된 제조비로 제조될 수 있고 맨드릴의 파손 위험이 감소될 수 있는 것에 기초하는 장치를 제공하기 위하여, 본 발명에 따라서, 맨드릴의 하나의 제 1 전면측 단부가 제 1 홀더의 내부 보어에서 끝나고, 제 1 베어링 요소가 제공되며 그것에 의해 제 1 홀더가 선회되는 것을 제안한다. 또한, 석영 유리로부터 튜브를 제조하기 위한 신뢰성있는 작동 방법이 구체화되고, 여기서 맨드릴은 본 발명에 따라서 도입되며, 그것의 하나의 전면측 단부는 제 1 홀더의 내부 보어에서 끝나며, 제 1 홀더는 제 1 베어링 요소에 의해서 탑재되고 회전된다.

Description

석영유리 보디의 제조 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR THE MANUFACTURE OF A QUARTZ GLASS BODY}

본 발명은 수평방향으로 배향되는 길이방향 맨드릴 (mandrel) 축선 주위에서 선회되는 신장 맨드릴을 이용하여 석영 유리 보디를 제조하는 장치에 관한 것이며, 1 이상의 증착 버너를 이용하여 맨드릴의 재킷 표면상에 층 증착하여 다공성 블랭크를 형성하고, 슬리브 형상의 제 1 홀더는 형성되는 블랭크의 단부중의 일 영역에서 맨드릴을 둘러싸고, 상기 홀더는 형성되는 블랭크에 부분적으로 삽입되며, 1 이상의 고정 요소에 의해서 맨드릴과 제 1 홀더는 서로 견고하게 연결된다.

또한, 본 발명은 수평방향으로 배향된 길이방향 축선 주위를 회전하는 신장 맨드릴의 재킷 표면 상에 SiO₂입자를 층 증착하고, 여기서 맨드릴은 동일한 회전 속도로 회전하는 제 1 홀더와 견고하게 연결되고, 상기 홀더는 형성되는 블랭크의 단부중의 일 영역에서 맨드릴을 둘러싸며, 상기 맨드릴은 부분적으로 홀더내부에 삽입되고; 맨드릴을 제거한 후, 그와 같이 제조된 블랭크를 소결하여 석영 유리 보디를 제조하는 방법에 관한 것이다.

석영 유리 튜브는 화학 산업, 반도체 제조, 광학 산업에서 특히, 광섬유의 예비성형물을 제조하기 위하여 중간 생성물 및 구성 요소로서 사용된다.

상기한 것들을 위하여 합성 석영 유리로부터 튜브를 제조하는 장치 및 방법은 미국특허 일련번호 제 4,362,545 호에 개시된다. 길이방향 축선 주위를 회전하며 양 단부가 선반에 고정되는 다소 원뿔형인 맨드릴의 재킷 표면상에 화염 가수분해 버너를 이용하여 SiO₂입자의 층이 증착된다. 중공 원통형상인 다공성의 SiO₂입자 블랭크는 맨드릴의 길이방향 축선을 따라 앞뒤로 이동하여 형성된다. 여기서, 맨드릴은 형성되는 블랭크를 향하고 있는 일단부에 컨튜어 비이드 (contour bead) 를 갖는 슬리브형 홀더를 통하여 연장한다. 맨드릴은 홀더와 맨드릴 사이의 갭 안으로 크램프되는 디스탠서 (distancer) 에 의해 홀더에 대하여 기하학적으로 고정된다. 증착 공정 동안에 홀더의 비이드 부분이, 형성되는 블랭크 내부로 삽입된다. 증착후 맨드릴은 제거된다. 추가의 처리를 위하여, 블랭크는 수직 배향에서 홀더에 삽입되어 유지될 수 있다. 그후, 소결 및 붕괴에 의해 원하는 석영 유리 보디가 얻어진다.

홀더 및 맨드릴은 예컨대, 그라파이트 또는 석영 유리로 구성된다. 그러나, 그것의 기계적 및 화학적 안정도로 인하여, 산화알루미늄 (Al₂O₃) 이 맨드릴의 재료로 바람직하게 사용된다. 맨드릴의 제거를 간단히 하기 위하여, 미국특허일련번호 제 4,362,545 호에도 역시 언급된 바와 같이 다소 원뿔형인 형상일 수 있다. 그러한 원뿔형 맨드릴은 연삭에 의해 제조된다. 특히 긴 맨드릴의 경우, 이는 매우 노동 집약적이다. 원통형 맨드릴의 제조가 사실상 용이하여서 원통형 맨드릴이 바람직하다. 그러나, 그것들의 제거는 특히, 긴 블랭크의 경우에 문제점을 갖고 큰 힘이 필요하여 블랭크를 손상시키기가 쉽다. 그것과는 별개로, 맨드릴의 증가된 길이는 각도나 치수적인 편차로 인하여 도입하는 동안이나 척킹 (chucking) 하는 동안에 파손될 수 있는 위험을 또한 증가시킨다.

부속하는 PAJ 추록에 의해 설명된 JP 4-240126 은 소위 OVD 법에 의해 합성 석영 유리를 제조하는 다른 장치를 언급한다. 여기서, SiO₂입자는 반응 챔버안에서 회전하는 맨드릴 상에 층으로 증착된다. 반응 챔버내에서 맨드릴 단부는 서로 향하여 있는 회전가능한 홀더 요소 안으로 수용된다. 여기서, 맨드릴은 제조되는 튜브의 길이를 지나 연장한다.

따라서, 본 발명은 석영 유리 튜브의 제조를 위하여 신뢰성있는 작동 방법을 구체화하고, 공지된 장치와 비교하여 맨드릴을 파손하는 위험이 줄어들고 저비용으로 상기 석영 유리 튜브를 제조하는데 적합한 장치를 제공하기 위한 과제에 기초한다.

도 1 은 석영유리 튜브를 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 측면도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 단면도이다.

도 3 은 도 2 에 따른 장치의 상세 확대도이다.

장치에 관련한 이러한 과제는, 맨드릴의 하나의 제 1 전면측 단부가 제 1 홀더의 내부 보어에서 끝나게 하고, 제 1 홀더가 선회되는 베어링 요소를 제공함으로써, 앞에서 구체적으로 언급한 장치에 기초한 본 발명에 따라서 해결된다.

본 발명에 따른 장치에서, 맨드릴은 공지된 장치와 같이 슬리브형상 홀더의 전체 내부 보어를 관통하지 않고, 맨드릴의 하나의 제 1 전면측 단부가 제 1 홀더의 내부 보어에서 끝난다. 홀더와 맨드릴 사이의 견고한 연결을 위하여, 자체가 고정 요소로서 역할가능한 내부 보어에 1 이상의 고정 부재가 제공되거나 그러한 일 요소가 내부 보어나 홀더 상에 또는 그 안에 제공된다.

맨드릴 단부중의 일 단부가 내부 보어에서 끝나고 그 맨드릴이 홀더에 의해서 고정되고 선회되는 것이 필수적이다. 그리하여 홀더는 맨드릴의 기계적인 연장부 역할을 한다. 따라서 홀더 자체가 선회될 필요가 있다. 이를 위하여 하나의 제 1 베어링 요소가 제공되고 그 베어링은 홀더상에서 직접 작동하거나 홀더와 견고하게 연결된 구성 요소 상에서 작동할 수 있다.

맨드릴의 단부가 내부 보어 안에서 끝나고 홀더가 맨드릴의 기계적 연장부 역할을 하기 때문에, 형성되는 블랭크에 제 1 홀더가 적어도 부분적으로 삽입되는 것을 고려하면, 맨드릴 자체는 대응적으로 짧게 형성될 수 있다. 따라서, 맨드릴의 재료비가 낮아지고 특히 제조비용 역시 낮아진다. 또한, 탑재 및 제거와 같은 짧은 맨드릴의 조작이 용이하며 맨드릴의 치수 정확도에 대한 요구가 낮아진다. 또한, 짧은 맨드릴의 굽힘이 상당히 감소되고 이는 또한 더욱 정확한 중심화 및 축 둘레에서의 맨드릴의 대칭적인 정확도의 개선과도 부합된다.

형성되는 블랭크 내부로 홀더가 증착 공정동안에 삽입되고 동시에 맨드릴이 홀더의 집게부에서 끝나기 때문에, 전술한 기술과는 대조적으로 맨드릴 단부는 형성되는 블랭크로부터 돌출하지 않는다. 그리하여 본 발명에 따른 교시는 형성되는 블랭크 내부에서 끝나도록 맨드릴이 짧아지는 것에 따른 조치를 포함한다.

형성되는 블랭크에 제 1 홀더가 적어도 부분적으로 삽입되므로, 홀더는 후속되는 블랭크의 추가의 처리 동안에 탑재 수단으로서 사용될 수 있다.

맨드릴은 원통형 재킷 표면을 갖는 로드나 튜브로서 또는 원뿔형으로 형성될 수 있다. 제 1 홀더의 내부 보어는 맨드릴의 제 1 전면측 단부를 완전히 반경방향으로 둘러쌀 필요는 없다.

맨드릴의 길이방향 축선과 동축으로 뻗어있는 내부 보어의 형상이 매우 단순해지고, 보어의 내경은 맨드릴의 외경에 맞춰 조정되고 맨드릴의 단부가 맞대어지는 테이퍼를 구비한다. 여기서 내부보어는 맨드릴 단부를 둘러싸며, 내부 보어의 직경은 기계적인 움직임이 가능한 한 최소가 되도록 맨드릴의 외경에 맞춰 조정된다. 내부 보어는 맨드릴의 단부가 맞대어지는 테이퍼를 구비한다. 예컨대, 맨드릴 단부가 평탄하거나 또는 원뿔형의 테이퍼 영역을 갖는 경우에, 테이퍼는 대응하여 내부 보어에 맞춰 조정될 수 있다.

그러한 홀더의 바람직한 변형 실시예에서, 테이퍼는 내부 보어의 수축부 형상으로 설계된다. 그러한 수축부는 석영 유리 홀더에서 제조하기가 매우 단순하다. 홀더는 가열되어 연화되고 수축부의 영역에 있는 내부 보어는 플라스틱 변형에 의해 좁아질 것이다. 수축부의 영역에서, 내부 보어는 전면측 단부 영역에서의 맨드릴의 최대 외경보다 작은 직경을 가지므로 수축부는 그것에 맞대어 놓여지는 맨드릴의 접합부 역할을 한다. 맨드릴의 단부는 수축부의 방향에서 테이퍼진다.

홀더의 다른 특히 바람직한 실시예에서, 테이퍼는 내부 보어에 고정된 인서트의 형상으로 설계된다. 여기서, 내부 보어는 인서트에 의해서 좁아진다. 인서트는 예컨대, 디스크, 링 또는 튜브로 형성될 수 있다. 인서트는 그것에 접하여 위치되는 맨드릴의 접합부 역할을 한다. 고정은 기계적인 장력과 나사, 핀 또는 클램프와 같은 지지 요소에 의해서 행해지거나, 예컨대 내부 테이퍼 및 콘과 같이 인서트 및 내부 보어의 형상결합 (form-locking) 식 기하학적 설계에 의해서 이루어진다.

제조가 특히 단순한 변형예에서, 내부 보어는 관통 보어로 형성되고 인서트에는 중앙 보어가 제공되며 그 중앙보어는 맨드릴과 대향하는 측으로부터 관통 보어 내부로 돌출하여 그 안에서 끝난다. 인서트는 링 또는 튜브로 설계될 수 있다. 중앙 보어는 제 1 전면측 맨드릴 단부의 방향에서 개구부를 구비하는 보어이거나 맨드릴의 길이방향 축선의 방향으로 뻗어있는 관통 보어일 수 있다. 이 경우에, 내부 보어는 인서트의 중앙보어에 의해서 좁아진다. 중앙 보어는 전면측 단부 영역에서 맨드릴의 최대 외경보다 작은 내경을 가지므로 인서트는 중앙보어에 맞대어지는 맨드릴의 접합부 역할을 한다.

다른 개선점은 맨드릴이 제 1 전면측 단부 방향으로 테이퍼 영역에서 테이퍼지고, 전면측 테이퍼 영역이 인서트에 맞대어질 때 생긴다. 예컨대, 맨드릴은 테이퍼 영역에서 원뿔형으로 테이퍼지거나, 1 또는 수 개의 경사진 평평부를 가질 수 있다. 축-대칭 (본질적으로 원뿔형) 테이퍼 영역이 내부 튜브의 전면 에지와 맞대어지는 경우 맨드릴과 홀더의 자가-중심 및 축방향 배향이 실현된다.

맨드릴 및 홀더의 자가 중심 및 축방향 배향은 맨드릴의 탑재 동안 파손의 위험을 줄인다. 이러한 효과는 내부 보어 안으로 돌출하는 인서트 단부의 외경이 내부 보어의 내경보다 갭 폭의 적어도 2 배 만큼 작은 경우, 제 1 홀더의 실시예에서 증가될 것이다. 내부 보어 안으로 돌출하는 단부는 1 이상의 길이방향 슬롯, 바람직하게는 2 이상의 길이방향 슬롯에 의해서 탄성적으로 변형가능하여, 힘이 내부로부터 외부로 반경방향으로 작용하는 경우 외경은 적어도 갭의 2 배 만큼 확대된다. 일 길이방향 슬롯의 최소값만이 인서트의 부분적인 길이에 걸쳐서 연장한다. 예컨대, 관형 인서트에서, 내부 보어 안으로 돌출하는 단부는 반대측에서 평행하게 뻗어있는 2 개의 길이방향 슬롯에 의해서 절반 쉘로 분할되며, 쉘은 나누어지지만, 남아있는 인서트에 의해서 여전히 연결된다. 내부로부터 외부로 반경방향으로 작용하는 힘에 의하여, 절반의 쉘은 벌어진다. 최대의 퍼짐은 특히, 힘, 길이방향 슬롯의 길이, 인서트 재료의 탄성 계수 및 인서트의 벽 두께에 의존한다. 본 발명에 따르면, 절반 쉘의 자유단은 관통 보어의 내부 벽에 맞대어지도록 조정된다. 여기서, 절반 쉘은 맨드릴의 테이퍼 영역을 둘러싸며, 절반 쉘에서 쐐기 효과를 갖는 맨드릴은 내부로부터 외부로 반경방향으로 작용하는 힘을 만든다. 이는 인서트의 중앙 보어 및 홀더의 내부 보어 내에서 맨드릴이 틈이 없이 정중앙에 탑재되는 것을 보장한다.

바람직하게는, 맨드릴에 작용하는 텐션 요소가 제공될 수 있고, 그 요소에 의해서 제 1 전면측 단부의 방향에서 축방향으로 작용하는 미는 힘이 가해진다. 미는 힘은 제 1 홀더 상에 또는 내부에 맨드릴을 고정하는데 기여한다. 맨드릴은 미는 힘에 의해서 접합부에 대하여 가압된다. 특히, 인서트의 중앙 보어 내부에서 맨드릴의 테이퍼 영역에 걸쳐서 축방향으로 작용하는 힘은 내부로부터 외부로 반경방향으로 가해지는 힘 성분을 제공하고 그 힘 성분에 의해서 길이방향으로 슬롯이 형성된 인서트는 내부 보어의 측벽을 향하여 퍼진다.

맨드릴의 추가의 단축화는, 맨드릴의 제 2 전면측 단부가 제 2 홀더의 집게부에서 끝나고, 제 2 베어링 요소가 제공되고 그것에 의하여 제 2 홀더가 선회되는 경우 가능해질 것이다. 이 경우에, 맨드릴은 2 개의 홀더 사이에서 수평 방향으로 지지되고 그 안에서 선회된다. 홀더중의 하나 또는 양 홀더는 증착 공정중에 형성되는 블랭크 안으로 삽입될 수 있다.

장치의 이러한 실시예의 추가의 바람직한 개선에서, 전술한 텐션 요소가 제 2 홀더의 집게부에 배치되고 맨드릴의 제 2 전면측 단부에 작용한다. 여기서, 제 2 홀더의 집게부는 맨드릴 단부를 지지할 뿐만 아니라, 텐션 요소의 집게부 역할을 한다. 텐션 요소는 예컨대, 맨드릴의 제 2 전면측 단부에 기대어 놓여지는 가압 스프링일 수 있다.

제 1 홀더가 석영 유리로 구성되고 40 mm 이상, 바람직하게는 60 mm 이상의 길이에 걸쳐, 형성되는 블랭크에 삽입되는 것이 특히 이롭다는 것이 입증되었다. 홀더가 석영 유리로 제조되므로, 블랭크의 오염이 크게 배제된다. 공정의 이후 단계에서, 홀더는 예컨대, 블랭크를 노 (furnace) 에 걸기 위하여 블랭크를 다루는 역할을 한다. 40 mm 내지 100 mm 또는 그 이상의 길이에 걸친 홀더의 부분적 삽입은 블랭크와 홀더를 기계적으로 견고하게 연결시킨다.

상기 방법에 대하여, 상술한 과제는 맨드릴을 삽입시키고, 그것의 전면측 일 단부를 제 1 홀더의 내부 보어에서 끝나게 하고, 상기 제 1 홀더가 제 1 베어링 요소에 의해서 회전되게 함으로써, 초기에 언급한 방법에 기초하여 본 발명에 따라서 해결된다.

본 발명에 따른 방법에서, 맨드릴이 사용되고 그것은 제 1 홀더의 내부 보어 안에서 끝난다. 홀더와 맨드릴은 서로 견고하게 연결된다. 그리하여 홀더는 맨드릴의 기계적인 연장부 역할을 한다. 또한, 홀더는 형성되는 블랭크의 제 1 전면측 단부에 근접하여 배치되고 이는 증착 공정 동안에 그 안에 삽입될 것이다. 홀더의 내부 보어 자체도 고정하는 역할을 하고, 또는 적합한 고정 수단이 홀더의 내부 보어 상에 또는 내부에 제공될 수 있다. 맨드릴의 단부는 내부 보어 안에서 끝나며 그 맨드릴은 홀더에 의해서 지지되고, 선회되고, 회전되는 것이 필수적이다. 따라서, 증착하는 동안에 홀더 자체가 선회되고 회전할 필요가 있다. 이를 위하여 제 1 베어링 요소가 사용되며 그 베어링은 홀더에 직접 작용하거나 홀더와 견고하게 연결된 구성 요소에 작용한다.

증착공정 동안에 형성되는 블랭크에 홀더가 삽입되고, 동시에 맨드릴이 홀더의 집게부에서 끝나기 때문에, 초기에 언급한 기술에서의 설명과는 대조적으로 맨드릴 단부는 형성되는 블랭크로부터 돌출하지 않는다. 그리하여, 본 발명에 따른 교시는, 맨드릴이 매우 줄어들어 형성되는 블랭크 안에서 끝나는 것에 따른 조치를 포함한다.

블랭크에 적어도 부분적으로 삽입되는 홀더는 블랭크의 후속하는 추가의 처리시에 탑재 수단으로서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서는, 공지된 방법과는 대조적으로 짧은 맨드릴이 사용된다. 따라서, 맨드릴의 재료비 및 제조비용이 낮아진다. 또한, 짧은 맨드릴의 탑재와 제거 같은 조작이 용이해지며, 맨드릴의 치수 정확도 및 배향에 대한 요건이 낮아지고 이는 상기 방법의 작동 안정성에도 우호적인 효과를 갖는다. 따라서, 짧은 맨드릴의 굽힘이 줄어들고 이는 맨드릴의 중심화 및 맨드릴의 축-대칭의 정확도에서의 개선과 부합한다.

본 발명에 따른 다른 유리한 개선점은 하기 청구항에서 구체화된다. 대응하는 장치 청구항에 관하여는 상술한 설명에서 언급된다.

이하 실시예 및 도면에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면은 상세하고 개략적인 외양을 도시한다.

도 1 에서, 참조부호 1 은 수평으로 배향된 산화 알루미늄 구조 튜브를 지시한다. 도면에 도시된 바와 같이 구조 튜브 (1) 의 우측 단부 (2) 는 유리 선반 (도 1 에 도시 안됨) 의 척 (3) 에서 길이 방향 축선 (4) 을 중심으로 선회된다. 회전 방향은 방향 화살표 (5) 로 지시되어 있다. 구조 튜브 (1) 의 좌측 단부 (6) 는 석영 유리로 제조된 슬리브 형상 홀더 (8) 의 내부 보어 (7) 까지 연장한다. 홀더 (8) 에는 수축부 (8) 가 구비되며, 그 수축부의 모든 둘레에서 국부적으로 내부 보어 (7) 가 좁아진다. 내부 보어 (7) 는 8 mm 의 직경을 갖고 이는 구조 튜브 (1) 의 외경과 거의 대응한다. 수축부 (9) 의 영역에서 내부 보어 (7) 의 직경이 약 1 mm 정도 적어서, 수축부 (9) 는 접촉부를 형성하고 그 접촉부의 전면측에 튜브 (1) 의 단부 (6) 가 놓여진다. 홀더 (8) 는 유리 선반의 다른 척 (10) 에서 선회된다. 구조 튜브 (1) 는 홀더 (8) 의 내부 보어 (7) 내에서 가능하면 움직임이 가장 적도록 고정되어 정렬된다. 그리하여 홀더 (8) 는 구조 튜브 (1) 의 연장부를 형성하며 동시에 구조 튜브의 베어링이 된다. 따라서, 구조 부재 (1) 가 유리 선반의 척 죠오 (chuck jaw; 10) 까지 연장할 필요가 없어서 형상이 작아진다. 이는 실시예에서 구조 튜브 (1) 가 약 20 % 정도 짧아지는 결과가 된다.

이하, 일 실시예와 도 1 을 참조하여 본 발명에 따른 방법을 더욱 상세히 설명한다.

방향 화살표 (12) 로 지시한 바와 같이, 구조 튜브 (1) 의 재킷 표면 (jacket surface) 을 따라서 화염 가수분해 버너 (11) 를 앞뒤로 이동시킴으로써, 길이방향 축선 (4) 주위를 회전하는 구조 튜브 (1) 상에 SiO₂입자가 층으로 증착된다. 다공성 원통부 (13) 는 그것에 홀더 (8) 의 전면부가 60 mm 의 길이에 걸쳐 삽입되어 형성된다. 증착 공정 동안에, 홀더 (8) 는 유리 선반의 다른 척 (10) 에 의해 회전되고, 구조 튜브 (1) 는 홀더 (8) 의 내부 보어 (7) 에 최소의 움직임으로 동시에 고정되어 정렬된다. 구조 튜브 (1) 는 홀더 (8) 에 의해서 기계적으로 연장되고 선회된다. 이러한 처리는 전체 길이가 현저하게 길지 않은 구조 튜브 (1) 의 사용을 가능하게 하고 또는 심지어 원통부 (13) 보다 더 짧게 제조될 수 있게 한다. 이는 구조 튜브의 제조를 간단하게 하며 그것의 탑재를 용이하게 한다.

그와 같이 제조된 원통부 (13) 는 10 kg 이상일 수 있다. 추가의 공정에서, 원통부는 삽입된 슬리브형상 홀더 (8) 를 이용하여 조작될 수 있다. 석영 유리 튜브는 다공성 원통부 (13) 로 부터 소결에 의해 제조된다.

도 2 에 나타낸 본 발명에 따른 장치의 실시예는 8 mm 의 외경을 가지며 수평으로 배향된 구조 튜브 (21) 를 위한 것이다. 화염 가수분해 버너 (22) 의 열 (38) 에 의해서, SiO₂입자가 구조 튜브 (21) 상에 층으로 증착되고, 그리하여 다공의 중공 원통부 (23) 를 형성한다. 구조 튜브 (21) 의 길이는 약 1.8 m 이고, 중공 실린더 (23) 의 길이는 약 2 m 이다.

구조 튜브 (21) 의 이러한 상당한 단축화는 슬리브 (26,27) 에서 선회되어지는 구조 튜브 (21) 의 두 단부 (24,25) 에 의해서 성취된다. 도 2 의 좌측에 있는 구조 튜브 (21) 의 단부 (24) 는 석영 유리 슬리브 (26) 의 내부 보어 안으로 약 30 cm 연장한다. 내부 보어 (28) 는 구조 튜브 (21) 의 최대 외경과 거의 같은 8.2 mm 의 직경을 갖는다. 구조 튜브 (21) 의 좌측 단부 (24) 는 단부 콘 (29) 에서 테이퍼진다.

산화 알루미늄 튜브 (30) 는 구조 튜브 (21) 를 향하여 있는 석영 유리 슬리브 (26) 의 측부로부터 내부 보어 (28) 안으로 연장한다. 산화 알루미늄 튜브 (30) 의 외경은 7.8 mm 이어서 0.2 mm 갭 폭을 갖는 환형 갭이 내부 보어 (28) 와 산화 알루미늄 튜브 (30) 사이에 존재한다. 산화 알루미늄 튜브 (30) 의 전면 단부에는 약 150 mm 의 길이에 걸쳐서, 측방향으로 향하여 있는 2 개의 길이방향 슬롯 (31) 이 제공되어서, 산화 알루미늄 튜브 (30) 의 전면 단부는 상부의 절반의 쉘 (shell; 32) 과 하부의 절반의 쉘 (33) 을 구비하고, 상기 쉘들은 남아 있는 산화 알루미늄 튜브 (30) 와 여전히 연결되며, 구조 튜브 (21) 의 단부 콘 (29) 을 둘러싼다. 크로스핀 (cross pin;34) 에 의해서 산화알루미늄 튜브 (30) 가 내부 보어 (30) 로부터 미끄러지는 것이 방지된다. 석영 유리 슬리브 (26) 는 유리 선반 (도 2 에는 도시 안됨) 의 척 (36) 에서 선회된다.

구조 튜브 (21) 의 우측 전면측 단부 (25) 는 Al₂O₃슬리브 (27) 의 집게부에 놓여진다. 구조 튜브 (21) 에 부하를 가하는 압축 스프링이 집게부에 제공된다. Al₂O₃슬리브 (27) 는 유리 선반의 다른 척 (37) 에서 선회된다.

도 3 의 상세확대도는 슬리브 (26) 에서의 구조 튜브 (21) 의 고정을 더욱 상세하게 도시한다. 도 3 에 따르면, 구조 튜브 (21) 의 좌측 단부 (24) 는 석영 유리 슬리브 (26) 의 내부 보어 (28) 안으로 연장한다. 구조 튜브 (21) 의 좌측 단부 (24) 는, 길이방향으로 슬롯이 형성된 산화 알루미늄 튜브 (30) 의 절반 쉘 (32,33) 안으로 돌출하는 단부콘 (28) 에서 테이퍼진다. 단부콘 (29) 의 쐐기 효과로 인하여, 절반의 쉘 (32,33) 은 서로 이격되어 펴져서 석영 유리 슬리브 (26) 의 내부 보어 (28) 의 영역 (41) 에 접한다. 이러한 쐐기 효과는 구조 튜브 (21) 의 길이방향 축선 (40) 의 방향 (43) 으로 작용하는 힘에 의해서 발생한다.

이하, 도 2 및 도 3 에 도시된 장치 및 다른 실시예에 기초하여 본 발명에 따른 방법을 더욱 상세히 설명한다.

구조 튜브 (21) 의 재킷 표면을 따라서 화염 가수분해 버너 (22) 을 방향 화살표 (39) 로 나타낸 바와 같이 앞뒤로 이동시킴으로써 SiO₂입자는, 길이방향 축선 주위를 회전하는 구조 튜브 (21) 상에 층으로 증착된다. 이에 의해서, 다공성 중공 원통부 (23) 가 형성되며, 그 내부에는 약 90 mm 의 길이에 걸쳐서 홀더 (26) 의 전면부가 삽입될 것이다. 이러한 작용은 단부콘 (29) 을 내부 보어 (28) 안으로 도입시키고 미소한 압력하에 산화알루미늄 튜브 (30) 의 슬롯형 단부 (절반의 쉘 (32,33)) 에 대하여 가압시킴으로써, 절반의 쉘 (32, 33) 이 단부 콘 (29) 의 쐐기 효과에 의해 퍼지게 되고 그것에 의해 내부 보어 (28) 의 내부벽에 접하게 됨으로써 달성된다. 이는 석영 유리 슬리브 (26) 의 내부 보어 (28) 및 산화알루미늄 튜브 (30) 의 내부 보어 (42) 에서 구조 튜브 (21) 가 움직이지 않고 중심 탑재될 수 있게 한다. 절반 쉘 (32,33) 에 대하여 단부콘 (29) 을 미는 힘은 가압 스프링 (36) 에 의해서 발생된다. 그리하여, 구조 튜브 (21) 는 그것의 단부가 끝나는 슬리브 (26,27) 의 양 측부에 놓여진다. 이와 같은 방법의 변화는 제조될 중공 실린더 (23) 의 길이보다 더 짧은 길이를 가질 수 있는 특히 짧은 구조 튜브 (21) 의 사용을 가능하게 한다. 이는 구조 튜브 (21) 의 제조를 간단하게 하고, 그것의 탑재를 용이하게 하며, 축방향 정확성을 개선시킨다.

석영 유리 로드 또는 석영 유리 튜브는 중공 실린더로부터 소결에 의해 얻어진다.

상술한 방법에 따르면, 제조될 중공 실린더의 길이보다 더 짧은 길이를 가질 수 있는 특히 짧은 구조 튜브의 사용을 가능하게 하고, 이는 구조 튜브의 제조를 간단하게 하고, 그것의 탑재를 용이하게 하며, 축방향 정확성을 개선시킬 수 있다.

Claims (22)

1. 수평으로 배향된 길이방향 맨드릴 축선 (4,40) 주위를 선회하는 신장 맨드릴 (1,21) 을 이용하여 석영유리 보디를 제조하는 장치로서, 1 이상의 증착 버너 (11,22) 를 이용하여 SiO₂입자를 맨드릴 (1,21) 재킷 표면 상에 층으로 증착하여 다공성 블랭크를 형성하고, 하나의 제 1 홀더 (8, 26) 는 형성되는 블랭크 (13, 23) 의 단부중 일 단부의 영역에서 슬리브처럼 맨드릴 (1, 21) 을 둘러싸며, 상기 홀더는 형성되는 블랭크에 부분적으로 삽입되며, 상기 맨드릴 (1, 21) 과 제 1 홀더 (8, 26) 가 1 이상의 고정 요소에 의해서 서로 견고히 연결되는 장치에 있어서, 상기 맨드릴 (1, 21) 의 하나의 제 1 전면측 단부 (6, 24) 는 상기 제 1 홀더 (8, 26) 의 내부 보어 (7, 28) 에서 끝나며, 상기 홀더에는 제 1 홀더 (8, 26) 가 선회되는 하나의 제 1 베어링 (10, 35) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 보어 (7, 28) 는 맨드릴의 길이방향 축선 (4, 40) 과 동축이며 상기 맨드릴 (1, 21) 의 외경에 맞춰 조정되는 내경을 갖고, 상기 맨드릴 (1, 40) 의 단부 (6, 24) 가 기대어지는 테이퍼 (9,30) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 테이퍼는 상기 내부 보어 (7) 의 수축부 (9) 의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 테이퍼는 상기 내부 보어 (28) 에 고정되는 인서트 (30) 의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 내부 보어는 관통 보어 (28) 로 형성되며, 상기 인서트에는 중앙 보어 (42) 가 제공되고 상기 맨드릴 (21) 에 대향하는 측으로부터 관통 보어 (28) 내부로 돌출하여 그 안에서 끝나는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 맨드릴 (21) 의 전면측 단부 (24) 는 테이퍼 영역 (29) 에서 테이퍼지며 상기 테이퍼 영역 (29) 은 중앙 보어 (42) 와 접하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 내부 보어 (28) 안으로 돌출하는 상기 인서트 (30) 의 단부의 외경은 상기 내부 보어 (28) 의 내경보다 갭의 2 배 만큼 작고, 상기 내부 보어 (28) 안으로 돌출하는 단부는 1 이상의 길이방향 슬롯, 바람직하게는 2 이상의 길이방향 슬롯 (31) 에 의한 내부로부터 외부로 반경방향으로 작용하는 힘에 의해서 상기 외경이 상기 갭 폭의 2 배 만큼 확대되는 방식으로 탄성변형이 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 텐션 요소 (36) 가 제공되고 그것에 의해서 생긴 미는 힘이 상기 맨드릴 (21) 에 작용하며, 미는 힘은 제 1 전면측 단부 (24) 의 방향에서 축방향으로 상기 맨드릴 (21) 에 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴 (21) 의 제 2 전면측 단부 (25) 는 제 2 홀더 (27) 의 집게부에서 끝나며 , 상기 제 2 홀더가 선회되는 제 2 베어링 요소 (37) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 텐션 요소 (36) 가 상기 제 2 홀더 (27) 의 집게부에 배치되어 상기 맨드릴 (21) 의 제 2 전면측 단부 (25) 에 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 홀더 (8, 26) 는 석영 유리로 구성되며, 형성되는 블랭크 내부로 40 mm 이상의 길이에 걸쳐서 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 다공성 블랭크 (13, 23) 가 형성되는 동안에 수평으로 배향된 길이방향 맨드릴 축선 (4,40) 주위를 회전하는 신장 맨드릴 (1, 21) 의 재킷 표면 상에 SiO₂입자를 층 증착하고, 여기서, 형성되는 블랭크 (13,23) 의 일 단부 영역에서 상기 맨드릴 (1,21) 을 둘러싸며 상기 맨드릴과 동일한 회전 속도로 회전하며 부분적으로 블랭크에 삽입되는 제 1 홀더 (8, 26) 와 상기 맨드릴 (1, 21) 은 견고하게 연결되고; 상기 맨드릴 (1, 21) 을 제거한 후 제조된 상기 블랭크 (13, 23) 를 소결하여 석영유리 보디를 제조하는 방법에 있어서, 맨드릴 (1, 21) 이 사용되고 그것의 하나의 전면측 단부 (6, 24) 는 제 1 홀더 (8, 26) 의 내부 보어 (7, 28) 에서 끝나고, 상기 제 1 홀더 (8, 26) 가 제 1 베어링 요소 (10, 35) 에 의해서 탑재되어 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 내부 보어 (7, 28) 는 상기 맨드릴의 길이방향 축선 (4, 40) 과 동축이며, 맨드릴 (1, 21) 의 외경에 맞추어지는 내경을 갖고, 테이퍼 (9, 29) 가 형성되며, 그 테이퍼 상에 상기 맨드릴 (1, 21) 의 단부가 맞대어지는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 테이퍼는 내부보어 (7) 의 수축부 (9) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 테이퍼는 상기 내부 보어 (28) 에 고정되는 인서트 (30) 의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 내부 보어는 관통 보어 (28) 로 형성되고, 중앙보어 (42) 가 있는 인서트 (30) 는 상기 맨드릴 (21) 과 대향하는 측으로부터 돌출하여 관통보어 (28) 내에서 끝나는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 맨드릴 (21) 의 제 1 전면측 단부 (24) 는 테이퍼 영역 (29) 에서 테이퍼지고, 테이퍼 영역 (29) 은 상기 중앙 보어 (42) 와 맞대어 지는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 내부 보어 (28) 안으로 돌출하는 인서트 (30) 의 단부의 외경은 내부 보어 (28) 의 내경보다 갭 폭의 2 배 만큼 작고, 내부 보어 (28) 안으로 돌출하는 상기 단부는 1 이상의 길이방향 슬롯, 바람직하게는 2 이상의 길이방향 슬롯 (31) 에 의해서 탄성 변형가능하여, 상기 외경은 내부로부터 외부로 반경방향으로 작용하는 힘에 의해서 상기 갭의 2 배 만큼 벌어지는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 12 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴 (21) 에 작용하는 텐션 요소 (36) 가 사용되고, 그 요소에 의한 미는 힘은 제 1 전면측 단부 (24) 의 방향으로 상기 맨드릴 (21) 에 축방향으로 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 12 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴 (21) 의 제 2 전면+측 단부 (25) 는 제 2 홀더 (27) 의 집게부에서 끝나고, 제 2 베어링 요소 (37) 가 제공되고 그 요소에 의해서 상기 제 2 홀더 (27) 가 탑재되어 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 텐션 요소 (36) 는 상기 제 2 홀더 (27) 의 집게부에 배치되고 상기 맨드릴 (21) 의 제 2 전면측 단부 (25) 에 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 12 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 석영 유리로 구성된 제 1 홀더 (8, 26) 가 사용되고, 그 홀더는 형성되는 블랭크 안으로 약 40 mm 이상에 걸쳐서 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.