WO2002081393A1 - Method for producing a quartz glass component - Google Patents

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WO2002081393A1
WO2002081393A1 PCT/EP2002/003447 EP0203447W WO02081393A1 WO 2002081393 A1 WO2002081393 A1 WO 2002081393A1 EP 0203447 W EP0203447 W EP 0203447W WO 02081393 A1 WO02081393 A1 WO 02081393A1
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WO
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inner bore
pressure
phase
internal pressure
hollow cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/003447
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German (de)
French (fr)
Inventor
Clemens Schmitt
Karsten Bräuer
Peter Bauer
Frank Gänsicke
Original Assignee
Heraeus Tenevo Ag
Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Tenevo Ag, Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. filed Critical Heraeus Tenevo Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/047Re-forming tubes or rods by drawing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01225Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/0124Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a component made of quartz glass in a vertical drawing process comprising a tightening phase and a drawing phase, in that a hollow cylinder made of quartz glass, which has an inner bore with an upper end and a lower end, is supplied to a heating zone and begins to soften therein in regions and collapsing while the inner bore is being closed, an inner pressure (Pj, z) reduced in the inner bore of the hollow cylinder during the drawing phase being applied compared to an external pressure (P a ) outside it.
  • Such components are quartz glass rods or preforms for optical fibers.
  • EP-B 598 349 describes a generic method for producing a preform for optical fibers by covering a core rod made of doped quartz glass with a cladding glass tube according to the so-called rod-in-tube
  • a core rod is arranged in the bore of a thick-walled hollow cylinder made of quartz glass and this arrangement is fed in a vertical orientation, beginning with its lower end, to a drawing furnace and softening it zone by zone.
  • the hollow cylinder is collapsed onto the core rod and the arrangement is elongated at the same time.
  • a negative pressure of 200 to 1000 mm water column (corresponds to 20 mbar to 100 mbar) is maintained during the collapsing and elongation compared to the atmospheric pressure applied to the outside.
  • the lower end of the hollow cylinder is closed. Without this measure, particles from the furnace atmosphere would be sucked into the inner bore of the hollow cylinder.
  • the inner wall of the hollow cylinder is cleaned in hydrofluoric acid before the vertical drawing process.
  • flushing with a reactive or an inert flushing gas is often advantageous even during the tightening phase.
  • these cleaning and drying measures are made more difficult by closing the inner bore on one side.
  • the invention is based on the object of specifying a simple and inexpensive method which ensures adequate cleaning and drying of the inner bore of the hollow cylinder and which at the same time prevents contamination of the inner wall by particles from the furnace atmosphere.
  • this object is achieved in that the lower end is kept open at least temporarily during the tightening phase and that a gas window is created in the area of the open end by inserting into the inner bore from the upper end Gas flow is introduced and an internal pressure (Pj, A ) which is higher than the external pressure (P a ) is maintained in the region of the open end.
  • the vertical pulling process comprises a pulling phase and the actual pulling phase.
  • an internal pressure (PJ, A) that is at least temporarily higher than the external pressure is present in the inner bore, and a reduced internal pressure (Pj ⁇ Z ) is present during the actual drawing phase.
  • the tightening phase continues until the lower end of the inner bore of the hollow cylinder is closed by collapsing or by melting the hollow cylinder onto a component arranged in the inner bore.
  • the opening of the inner bore (hereinafter also referred to as “bore opening”) thus has a circular or an annular opening cross section.
  • the inner bore is open at least temporarily, so that the inner bore can be flushed with an inert gas or with a treatment gas in the flow before the drawing process and during the tightening phase. This enables effective cleaning or treatment of the inner wall of the hollow cylinder.
  • the gas flow can be adjusted so that the gas flow velocity in the area of the bore opening is sufficient to effectively prevent particles from entering the inner bore.
  • inert gases - such as nitrogen, argon or inert gas mixtures - are particularly suitable as a gas stream,
  • the internal pressure (P J , A ) is used as a measure of the flow velocity in the region of the bore opening. During the tightening phase, this is kept in the area of the open end of the inner bore at a value which is higher than the external pressure (P a ). During the transition from the tightening phase to the actual drawing phase, instead of the increased internal pressure (PJ, A), the reduced internal pressure (Pj, z) compared to the external pressure (P a ) is applied.
  • , A ) is kept essentially constant during the tightening phase.
  • the flow velocity in the region of the bore opening can also be kept essentially constant during the tightening phase.
  • the increased internal pressure (PJ, A) is gradually reduced to the reduced internal pressure (Pj, z).
  • the gradual reduction in pressure prevents radial deformation of the inner bore in the softened area. Only when a phase that is critical with regard to this deformation is exceeded - for example as soon as the bore opening is completely closed, is the internal pressure in the internal bore set to the predetermined negative pressure. In this way, it is possible to set a comparatively low internal pressure (high negative pressure) in the actual drawing phase without radial deformation of the hollow cylinder.
  • the lower internal pressure in turn enables the inner bore to collapse faster during the drawing phase and thus accelerate the drawing process.
  • the “absolute pressure” is the absolute value of the pressure difference between the external pressure applied outside the inner bore in the area of the softened zone and the pressure in the inner bore (internal pressure).
  • the external pressure corresponds - but not necessarily - to atmospheric pressure If the internal pressure is lower than the external pressure, the negative pressure values have a positive sign Reduction of the internal pressure means an increase in the negative pressure.
  • the "gradual" reduction in the internal pressure during the tightening phase preferably takes place continuously, but a reduction in small individual steps is not harmful to the technical success of the teaching according to the invention.
  • the transition from the tightening phase to the drawing phase is initiated by a characteristic pressure increase in the inner bore, which can initially be counteracted by the pressure control. It has proven to be advantageous to measure the flow rate of the gas stream, whereby by definition the transition from the pull-in phase to the pull-in phase begins as soon as the flow rate is zero. Then the reduction of the internal pressure to the specified negative pressure is initiated.
  • target value of the internal pressure is understood to mean an absolute value for the pressure in the inner bore, which is to be set approximately during the actual drawing phase
  • the negative pressure is set in the range between 0 and 500 mbar, preferably above 70 mbar.
  • the comparatively high negative pressure accelerates the collapse of the inner bore in the softened area - and thus the entire drawing process. This procedure is particularly suitable if the inner bore of a hollow cylinder is to be completely collapsed.
  • the method according to the invention has proven particularly useful when using a thick-walled hollow cylinder with an outside diameter of more than 120 mm and a ratio of outside diameter and inside diameter of at least 2.
  • the process times required for the collapse of such thick-walled hollow cylinders are significantly shortened by the method according to the invention, so that the method enables a large quartz glass mass to be processed.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the cost-effective production of a component in the form of a full cylinder for the production of an optical waveguide by using a hollow cylinder made of high-purity, synthetic quartz glass.
  • Figure 1 shows the tightening phase with gradual closure of the inner bore
  • Figure 2 shows the actual drawing phase
  • FIG. 1 shows the method according to the invention during the tightening phase and a device suitable for carrying out the method.
  • the device comprises a vertically arranged furnace 1 which can be heated to temperatures above 2300 ° C.
  • a hollow cylinder 2 made of synthetic quartz glass (shown broken) with a vertically oriented longitudinal axis 3 is introduced into the furnace 1 from above.
  • the inner bore 4 of the hollow cylinder 2 is open at the bottom and closed at the top with a stopper 5.
  • a flushing line 6 and a vacuum line 7 are inserted into the inner bore 4 through the stopper 5.
  • gas lines are shown as solid lines in FIG. 1 and FIG. 2, and electrical lines are shown as dotted lines.
  • the purge gas line 6 is connected via a first control and shut-off valve 8 and via a first flow measuring device 9 to a nitrogen source, from which a nitrogen stream 10 can be introduced into the furnace 1 via the purge gas line 6 and the inner bore 4.
  • a first pressure measuring cell 12 and - after a second shut-off valve 13 - a second pressure measuring cell 14 are provided on the vacuum line 7 between a vacuum pump 11.
  • the exhaust air drawn off by the vacuum pump 11 is symbolized in FIG. 1 with the directional arrow 15.
  • Purge gas line 6 and vacuum line 7 are connected to one another via a connecting line 16, the connecting points of the connecting line 16 on the one hand (purge line 6) - seen in the flow direction of the nitrogen stream 10 - in front of the control and shut-off valve 8, and on the other hand (vacuum line 7) in front of the vacuum pump 11 lie.
  • the first pressure cell 12 is connected to the second shut-off valve 13 and - via the first flow meter 9 - to the control and shut-off valve 8.
  • the lower end 19 of the inner bore 4 is open during the tightening phase. Due to the nitrogen stream 10 introduced into the inner bore 4 from above, a gas window 20 is generated during the tightening phase in the region of the lower end 19, which reduces the entry of particles into the inner bore 4.
  • FIG. 2 shows the same device as in FIG. 1. If the same reference numbers are used in FIG. 2 as in FIG. 1, these designate the same or equivalent components and parts of the system as the corresponding reference numbers in FIG. 1. The above Explanations are referred to.
  • FIG. 2 shows the process step following the tightening phase, the actual pulling phase.
  • a quartz glass rod 21 is drawn from the hollow cylinder 2 softened in the furnace 1 using a trigger (not shown in FIG. 2), a reduced internal pressure (Pj, z) in the inner bore 4 compared to the atmospheric pressure present in the interior of the furnace 1. is set.
  • the hollow cylinder 2 has an outer diameter of 150 mm and a wall thickness of 50 mm. After the furnace 1 has been heated to its target temperature of approximately 2300 ° C., the hollow cylinder 2 is inserted with the lower end 19 into the furnace 1 from above and softened at a position approximately in the middle of the furnace 1. As soon as its lower end 19 melts, the hollow cylinder 1 is lowered at a lowering speed of 18 mm / min.
  • Atmospheric pressure (P a ) prevails in the interior of the furnace.
  • P a Atmospheric pressure
  • the control and shut-off valve 8 is open and the shut-off valve 13 is closed.
  • a nitrogen stream 10 is introduced into the inner bore 4 via the purge line 6.
  • the flow of the nitrogen stream 10 is regulated by means of the control and shut-off valves 8 (or 17), the control and shut-off valve 8 forming a flow controller (MFC) together with the first flow measuring device 9.
  • MFC flow controller
  • the nitrogen flow 10 is regulated in such a way that an essentially constant internal pressure (P i] A ) of 1.5 mbar is established in the inner bore 4.
  • the internal pressure (Pj ⁇ A ) is continuously measured by means of the first pressure cell 12, which is connected to the first flow measuring device 9, and the flow of the nitrogen stream 10 is adjusted accordingly (manipulated variable of the pressure control). Due to the gas flow generated in this way and the internal pressure (P i
  • the hollow cylinder 2 softens and the inner bore 4 gradually collapses.
  • the associated increase in internal pressure (Pj , A ) is initially compensated for by a corresponding reduction in the nitrogen flow rate using the flow control described above (MFC; flow meter 9 and control and shut-off valve 8).
  • MFC flow control described above
  • the control and shut-off valve 8 is closed and the shut-off valve 13 is opened.
  • the vacuum pump 11 is supplied with a nitrogen stream via the open control and shut-off valve 17 and via the connecting line 16 in order to maintain a predetermined, constant negative pressure in the vacuum line 7 - up to the shut-off valve 13. It is regulated according to the negative pressure measured by the second pressure cell 14. This measure serves to ensure that a constant negative pressure is already present in the vacuum line 7 when switching from positive pressure control to negative pressure control.
  • the inner bore 4 is closed on both sides and the rod 21 - with a regulated diameter of approximately 90 mm - is drawn off with an approximately constant withdrawal speed.
  • a regulated vacuum is generated in the inner bore 4 by means of a vacuum pump 11, control and shut-off valve 17 and pressure measuring cell 12, the setpoint of which is initially set to 0 mbar and which is ramped to the setpoint vacuum of approximately 50 mbar / min -100 mbar (compared to atmospheric pressure (P a )) is lowered.
  • the control circuit for this includes the vacuum pump 11, the shut-off and control valve 17, the flow meter 18 and the pressure cell 12.
  • the constant internal pressure (Pj, z) mentioned above of approximately 100 mbar is maintained during the drawing phase. This is a comparatively high negative pressure which, in particular in the case of the thick-walled hollow cylinder 2 used, contributes to the rapid collapse of the inner bore 4.
  • the rod 21 thus obtained is cut into suitable sections and used as a preform for the production of optical fibers.

Abstract

According to a known method for producing a quartz glass cylinder in a vertical drawing process comprising an attraction phase and a drawing phase, a quartz glass hollow cylinder comprising an inner bore hole having an upper end and a lower end is supplied to a heating zone by means of its lower end, is softened in areas and flattened, closing the inner bore hole. During the drawing phase, an inner pressure (Pi,Z) is applied in the inner bore hole of the hollow cylinder, said inner pressure being reduced in relation to an outer pressure (Pa) which is applied outside said bore hole. In order to provide a simple and cost-effective method based on the same, which ensures sufficient cleaning and drying of the inner bore hole of the hollow cylinder and which simultaneously prevents the inner wall from being contaminated by particles from the oven atmosphere, the lower end (19) is kept open at least temporarily during the attraction phase, and a gas window (20) is produced in the region of the open, lower end, by introducing a gas flow (10) into the inner bore hole (4) from the upper end, thus maintaining an inner pressure (Pi,A) which is increased in relation to the outer pressure (Pa) in the region of the open end (19).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Quarzglas Process for producing a quartz glass component
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Quarzglas in einem eine Anziehphase und eine Ziehphase umfassenden Vertikalziehprozess, indem ein eine Innenbohrung mit einem oberen Ende und einem unteren Ende aufweisender Hohlzylinder aus Quarzglas mit dem unteren Ende beginnend einer Heizzone zugeführt, darin bereichsweise erweicht und unter Schließung der Innenbohrung kollabiert wird, wobei während der Ziehphase in der Innenbohrung des Hohizylinders ein gegenüber einem außerhalb davon anliegenden Außendruck (Pa) verringerter Innendruck (Pj,z) angelegt wird.The present invention relates to a method for producing a component made of quartz glass in a vertical drawing process comprising a tightening phase and a drawing phase, in that a hollow cylinder made of quartz glass, which has an inner bore with an upper end and a lower end, is supplied to a heating zone and begins to soften therein in regions and collapsing while the inner bore is being closed, an inner pressure (Pj, z) reduced in the inner bore of the hollow cylinder during the drawing phase being applied compared to an external pressure (P a ) outside it.
Bei derartigen Bauteilen handelt es sich um Quarzglasstäbe oder um Vorformen für optische Fasern.Such components are quartz glass rods or preforms for optical fibers.
Aus der EP-B 598 349 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern durch Überfangen eines Kernstabs aus dotiertem Quarzglas mit einem Mantelglasrohr nach der sogenannten Stab-in-Rohr-EP-B 598 349 describes a generic method for producing a preform for optical fibers by covering a core rod made of doped quartz glass with a cladding glass tube according to the so-called rod-in-tube
Technik bekannt. Dabei wird in der Bohrung eines dickwandigen Hohizylinders aus Quarzglas ein Kernstab angeordnet und diese Anordnung in vertikaler Orientierung mit ihrem unteren Ende beginnend einem Ziehofen zugeführt und darin zonenweise erweicht. Dabei wird der Hohlzylinder auf den Kernstab kolla- biert und gleichzeitig wird die Anordnung elongiert.Technology known. In this case, a core rod is arranged in the bore of a thick-walled hollow cylinder made of quartz glass and this arrangement is fed in a vertical orientation, beginning with its lower end, to a drawing furnace and softening it zone by zone. The hollow cylinder is collapsed onto the core rod and the arrangement is elongated at the same time.
In dem Ringspalt zwischen Hohlzylinder und Kernstab wird während des Kolla- bierens und Elongierens gegenüber dem außen anliegenden Atmosphärendruck ein Unterdruck von 200 bis 1000 mm Wassersäule (entspricht 20 mbar bis 100 mbar) aufrechterhalten. Um die Einstellung des Unterdrucks auch wäh- rend der Anziehphase - während der die Innenbohrung des Hohizylinders noch nicht vollständig kollabiert ist - zu erleichtern, wird das untere Ende des Hohizylinders verschlossen. Ohne diese Maßnahme würden in die Innenbohrung des Hohizylinders Partikel aus der Ofenatmosphäre eingesaugt.In the annular gap between the hollow cylinder and the core rod, a negative pressure of 200 to 1000 mm water column (corresponds to 20 mbar to 100 mbar) is maintained during the collapsing and elongation compared to the atmospheric pressure applied to the outside. In order to adjust the vacuum even during the tightening phase - during which the inner bore of the hollow cylinder is still is not completely collapsed - to facilitate, the lower end of the hollow cylinder is closed. Without this measure, particles from the furnace atmosphere would be sucked into the inner bore of the hollow cylinder.
Die Innenwandung des Hohizylinders wird vor dem Vertikalziehprozess in Flusssäure gereinigt. Zum Reinigen und Trocknen der Innenwandungen ist häufig auch während der Anziehphase eine Spülung mit einem reaktiven oder einem inerten Spülgas vorteilhaft. Diese Reinigungs- und Trocknungsmaßnahmen werden durch ein einseitiges Verschließen der Innenbohrung jedoch erschwert.The inner wall of the hollow cylinder is cleaned in hydrofluoric acid before the vertical drawing process. To clean and dry the inner walls, flushing with a reactive or an inert flushing gas is often advantageous even during the tightening phase. However, these cleaning and drying measures are made more difficult by closing the inner bore on one side.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren anzugeben, das eine ausreichende Reinigung und Trocknung der Innenbohrung des Hohlzylinder gewährleistet und das gleichzeitig eine Kontamination der Innenwandung durch Partikel aus der Ofenatmosphäre verhindert.The invention is based on the object of specifying a simple and inexpensive method which ensures adequate cleaning and drying of the inner bore of the hollow cylinder and which at the same time prevents contamination of the inner wall by particles from the furnace atmosphere.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem oben genannten Verfahren erfin- dungsgemäß dadurch gelöst, dass während der Anziehphase das untere Ende mindestens zeitweise offen gehalten wird, und dass im Bereich des offenen Endes ein Gasfenster erzeugt wird, indem in die Innenbohrung von dem oberen Ende her ein Gasstrom eingeleitet und dadurch im Bereich des offenen Endes ein gegenüber dem Außendruck (Pa) erhöhter Innendruck (Pj,A) aufrechterhal- ten wird.Based on the above-mentioned method, this object is achieved in that the lower end is kept open at least temporarily during the tightening phase and that a gas window is created in the area of the open end by inserting into the inner bore from the upper end Gas flow is introduced and an internal pressure (Pj, A ) which is higher than the external pressure (P a ) is maintained in the region of the open end.
Der Vertikalziehprozess umfasst eine Anziehphase und die eigentliche Ziehphase. Während der Anziehphase liegt in der Innenbohrung mindestens zeitweise ein gegenüber dem Außendruck erhöhter Innendruck (PJ,A), und während der eigentlichen Ziehphase ein verringerter Innendruck (PjιZ) an.The vertical pulling process comprises a pulling phase and the actual pulling phase. During the tightening phase, an internal pressure (PJ, A) that is at least temporarily higher than the external pressure is present in the inner bore, and a reduced internal pressure (Pj ιZ ) is present during the actual drawing phase.
Die Anziehphase dauert solange an, bis das untere Ende der Innenbohrung des Hohizylinders durch Kollabieren oder durch Aufschmelzen des Hohizylinders auf ein in der Innenbohrung angeordnetes Bauteil verschlossen ist. Die Öffnung der Innenbohrung (im folgenden auch als „Bohrungsöffnung" bezeichnet) weist somit einen kreisförmigen oder eine ringförmigen Öffnungsquer- schnitt auf. Während der Anziehphase ist die Innenbohrung mindestens zeitweise offen, so dass die Innenbohrung vor dem Ziehprozess und während der Anziehphase mit einem Inertgas oder mit einem Behandlungsgas im Durchfluss gespült werden kann. Dadurch wird eine effektive Reinigung oder Behandlung der Innenwan- düng des Hohizylinders ermöglicht.The tightening phase continues until the lower end of the inner bore of the hollow cylinder is closed by collapsing or by melting the hollow cylinder onto a component arranged in the inner bore. The opening of the inner bore (hereinafter also referred to as “bore opening”) thus has a circular or an annular opening cross section. During the tightening phase, the inner bore is open at least temporarily, so that the inner bore can be flushed with an inert gas or with a treatment gas in the flow before the drawing process and during the tightening phase. This enables effective cleaning or treatment of the inner wall of the hollow cylinder.
Durch Diffusion, unterstützt durch Aufrieb (Thermik) und Strömung (Kamineffekt), können Partikel - auch entgegen einer Gasströmung - in die Innenbohrung gelangen. Um dies zu verhindern, wird im Bereich der Bohrungsöffnung ein Gasfenster erzeugt. Das Gasfenster verhindert einen Eintrag von Partikeln aus der Ofenatmosphäre in die Innenbohrung, solange diese noch offen ist. Das Gasfenster wird dadurch erzeugt, dass in die Innenbohrung von dem oberen Ende her ein Gasstrom eingeleitet wird. Der Gasstrom erschwert jedoch das Kollabieren der Innenbohrung. Die Durchflussmenge des Gasstroms wird daher idealerweise auf das zur Erzeugung eines wirksamen Gasfensters gera- de notwendige Minimum beschränkt. Die minimal erforderliche Durchflussmenge hängt vom Öffnungsquerschnitt und von den thermischen Gegebenheiten im Einzelfall ab. Anhand weniger Versuche kann die Gasströmung so eingestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich der Bohrungsöffnung ausreicht, um den Eintrag von Partikeln in die Innenbohrung wirk- sam zu verhindern. Als Gasstrom in diesem Sinne sind Inertgase - wie Stickstoff, Argon oder Inertgasgemische- besonders geeignet,Through diffusion, supported by abrasion (thermal) and flow (chimney effect), particles - even against a gas flow - can get into the inner bore. To prevent this, a gas window is created in the area of the hole opening. The gas window prevents particles from the furnace atmosphere from entering the inner bore while it is still open. The gas window is generated by introducing a gas flow into the inner bore from the upper end. However, the gas flow complicates the collapse of the inner bore. The flow rate of the gas stream is therefore ideally limited to the minimum necessary to produce an effective gas window. The minimum required flow rate depends on the opening cross-section and the thermal conditions in the individual case. With just a few experiments, the gas flow can be adjusted so that the gas flow velocity in the area of the bore opening is sufficient to effectively prevent particles from entering the inner bore. In this sense, inert gases - such as nitrogen, argon or inert gas mixtures - are particularly suitable as a gas stream,
Als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Bohrungsöffnung wird erfindungsgemäß der Innendruck (PJ,A) herangezogen. Dieser wird während der Anziehphase im Bereich des offenen Endes der Innenbohrung auf ei- nem gegenüber dem Außendruck (Pa) erhöhten Wert gehalten. Während beim Übergang von der Anziehphase zur eigentlichen Ziehphase anstelle des erhöhten Innendrucks (PJ,A) der gegenüber dem Außendruck (Pa) verringerte Innendruck (Pj,z) angelegt wird.According to the invention, the internal pressure (P J , A ) is used as a measure of the flow velocity in the region of the bore opening. During the tightening phase, this is kept in the area of the open end of the inner bore at a value which is higher than the external pressure (P a ). During the transition from the tightening phase to the actual drawing phase, instead of the increased internal pressure (PJ, A), the reduced internal pressure (Pj, z) compared to the external pressure (P a ) is applied.
Es hat sich bewährt, den während der Anziehphase eingestellten, erhöhten In- nendruck (Pj,A) zu regeln, wobei als Stellgröße der Regelung der Durchfluss des in die Innenbohrung eingeleiteten Gasstroms verwendet wird. Im Verlauf der Anziehphase verringert sich der freie Öffnungsquerschnitt der Bohrungsöffnung. Bei gleicher Durchflussmenge des Gasstroms erhöhen sich dadurch die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Bohrungsöffnung und der Innendruck (PJ,A). Um eine optimierte Strömungsgeschwindigkeit (im wesentlichen gleichbedeutend mit einer minimalen, noch wirksamen Durchflussmenge) beizubehalten, wird der Innendruck in der Innenbohrung gemessen und geregelt. Bei ansteigendem Innendruck wird die Durchflussmenge des Gasstroms verringert.It has proven useful to regulate the increased internal pressure (Pj, A ) set during the tightening phase, the flow rate of the gas stream introduced into the inner bore being used as the control variable. In the course of Tightening phase reduces the free opening cross-section of the bore opening. With the same flow rate of the gas flow, this increases the flow velocity in the area of the bore opening and the internal pressure (PJ, A). In order to maintain an optimized flow rate (essentially equivalent to a minimal, still effective flow rate), the internal pressure in the inner bore is measured and regulated. As the internal pressure increases, the flow rate of the gas stream is reduced.
In einer bevorzugten Verfahrensweise wird der Innendruck (P|,A) während der Anziehphase im wesentlichen konstant gehalten. Dadurch kann während der Anziehphase auch die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Bohrungsöffnung im wesentlichen konstant gehalten werden.In a preferred procedure, the internal pressure (P |, A ) is kept essentially constant during the tightening phase. As a result, the flow velocity in the region of the bore opening can also be kept essentially constant during the tightening phase.
Vorteilhafterweise wird zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Innenbohrung beim Übergang von der Anziehphase zur Ziehphase der erhöhte Innendruck (PJ,A) auf den verringerten Innendruck (Pj,z) allmählich verringert. Durch die allmähliche Druckverringerung kann eine radiale Verformung der Innenbohrung im erweichten Bereich vermieden werden. Erst wenn eine hinsichtlich dieser Verformung kritische Phase überschritten ist - beispielsweise sobald die Bohrungsöffnung vollständig geschlossen ist, wird der Innendruck in der Innenboh- rung auf den vorgegebenen Unterdruck eingestellt. Auf diese Weise gelingt es, in der eigentlichen Ziehphase einen vergleichsweise geringen Innendruck (hohen Unterdruck) einzustellen, ohne dass es zu radialen Verformungen des Hohizylinders kommt. Der niedrigere Innendruck ermöglicht wiederum ein schnelleres Kollabieren der Innenbohrung während der Ziehphase und somit eine Beschleunigung des Ziehverfahrens.Advantageously, in order to generate a negative pressure in the inner bore during the transition from the tightening phase to the drawing phase, the increased internal pressure (PJ, A) is gradually reduced to the reduced internal pressure (Pj, z). The gradual reduction in pressure prevents radial deformation of the inner bore in the softened area. Only when a phase that is critical with regard to this deformation is exceeded - for example as soon as the bore opening is completely closed, is the internal pressure in the internal bore set to the predetermined negative pressure. In this way, it is possible to set a comparatively low internal pressure (high negative pressure) in the actual drawing phase without radial deformation of the hollow cylinder. The lower internal pressure in turn enables the inner bore to collapse faster during the drawing phase and thus accelerate the drawing process.
Als „Unterdruck" wird der absolute Betrag der Druckdifferenz zwischen dem außerhalb der Innenbohrung im Bereich der erweichten Zone anliegenden Außendruck und dem Druck in der Innenbohrung (Innendruck) definiert. Der Außendruck entspricht im einfachsten Fall - aber nicht notwendigerweise - Atmo- sphärendruck. Da der Innendruck niedriger ist als der Außendruck haben die Unterdruckwerte positives Vorzeichen. Im Sinne dieser Definition ist somit eine Verringerung des Innendrucks gleichbedeutend mit einer Vergrößerung des Unterdrucks.The "absolute pressure" is the absolute value of the pressure difference between the external pressure applied outside the inner bore in the area of the softened zone and the pressure in the inner bore (internal pressure). In the simplest case, the external pressure corresponds - but not necessarily - to atmospheric pressure If the internal pressure is lower than the external pressure, the negative pressure values have a positive sign Reduction of the internal pressure means an increase in the negative pressure.
Die „allmähliche" Verringerung des Innendrucks während der Anziehphase erfolgt vorzugsweise stetig, wobei aber eine Verringerung in kleinen Einzelschrit- ten für den technischen Erfolg der erfindungsgemäßen Lehre unschädlich ist.The "gradual" reduction in the internal pressure during the tightening phase preferably takes place continuously, but a reduction in small individual steps is not harmful to the technical success of the teaching according to the invention.
Infolge des Schließens der Bohrungsöffnung wird der Übergang von der Anziehphase zur Ziehphase durch einen charakteristischen Druckanstieg in der Innenbohrung eingeleitet, dem zunächst durch die Druckregelung entgegengewirkt werden kann. Es hat sich als günstig erwiesen, die Durchflussmenge des Gasstroms zu messen, wobei definitionsgemäß der Übergang von der Anziehphase zur Ziehphase einsetzt, sobald die Durchflussmenge gleich Null ist. Danach wird die Verringerung des Innendrucks auf den vorgegebenen Unterdruck eingeleitet.As a result of the bore opening being closed, the transition from the tightening phase to the drawing phase is initiated by a characteristic pressure increase in the inner bore, which can initially be counteracted by the pressure control. It has proven to be advantageous to measure the flow rate of the gas stream, whereby by definition the transition from the pull-in phase to the pull-in phase begins as soon as the flow rate is zero. Then the reduction of the internal pressure to the specified negative pressure is initiated.
Weiterhin hat es sich bewährt, den Innendruck (PjιA) um 50 mbar pro Minute oder langsamer zu verringern. Eine langsame Absenkung des Innendrucks mindert die Gefahr von radialen Verformungen des Hohizylinders im erweichten Bereich. Der vorgegebene Unterdruck wird erst erreicht, wenn sich der Zieh- prozess stabilisiert hat, so dass die Gefahr einer Verformung beim restlichen Kollabieren des Hohizylinders gering ist.It has also proven useful to reduce the internal pressure (Pj ιA ) by 50 mbar per minute or more slowly. Slowly lowering the internal pressure reduces the risk of radial deformation of the hollow cylinder in the softened area. The specified negative pressure is only reached when the drawing process has stabilized, so that the risk of deformation during the remaining collapse of the hollow cylinder is low.
Es hat sich als günstig erwiesen, den Unterdruck zunächst auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln. Unter dem „Sollwert" des Innendrucks wird ein Absolutwert für den Druck in der Innenbohrung verstanden, der während der eigentlichen Ziehphase in etwa einzustellen istIt has proven to be advantageous to first regulate the vacuum to a predetermined setpoint. The “target value” of the internal pressure is understood to mean an absolute value for the pressure in the inner bore, which is to be set approximately during the actual drawing phase
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Unterdruck im Bereich zwischen 0 und 500 mbar, vorzugsweise oberhalb von 70 mbar, eingestellt. Durch den vergleichsweise hohen Unterdruck wird das Kollabieren der Innenbohrung im erweichten Bereich - und damit der gesamte Ziehprozess - beschleunigt. Diese Verfahrensweise ist besonders geeignet, wenn die Innenbohrung eines Hohlzylinder vollständig kollabiert werden soll. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich insbesondere bei Einsatz eines dickwandigen Hohizylinders mit einem Außendurchmesser von mehr als 120 mm und einem Verhältnis von Außendurchmesser und Innendurchmesser von mindestens 2 bewährt. Die für das Kollabieren derartiger dickwandiger Hohlzy- linder erforderlichen Prozesszeiten werden durch das erfindungsgemäße Verfahren deutlich verkürzt, so dass das Verfahren die Verarbeitung einer großer Quarzglasmasse ermöglicht.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the negative pressure is set in the range between 0 and 500 mbar, preferably above 70 mbar. The comparatively high negative pressure accelerates the collapse of the inner bore in the softened area - and thus the entire drawing process. This procedure is particularly suitable if the inner bore of a hollow cylinder is to be completely collapsed. The method according to the invention has proven particularly useful when using a thick-walled hollow cylinder with an outside diameter of more than 120 mm and a ratio of outside diameter and inside diameter of at least 2. The process times required for the collapse of such thick-walled hollow cylinders are significantly shortened by the method according to the invention, so that the method enables a large quartz glass mass to be processed.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur kostengünstigen Herstellung eines Bauteils in Form eines Vollzylinders für die Fertigung ei- nes optischen Wellenleiters, indem ein Hohlzylinder aus hochreinem, synthetischem Quarzglas eingesetzt wird.The method according to the invention is particularly suitable for the cost-effective production of a component in the form of a full cylinder for the production of an optical waveguide by using a hollow cylinder made of high-purity, synthetic quartz glass.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind Verfahrensschritte zur Herstellung eines Quarzglasstabs durch Kollabieren und Elon- gieren eines Hohizylinders mittels des erfindungsgemäßen Vertikalziehverfahren schematisch dargestellt, und zwar im einzelnen, inThe method according to the invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and a drawing. In the drawing, method steps for producing a quartz glass rod by collapsing and elon- gating a hollow cylinder by means of the vertical drawing method according to the invention are shown schematically, specifically in FIG
Figur 1 die Anziehphase unter allmählicher Schließung der Innenbohrung und inFigure 1 shows the tightening phase with gradual closure of the inner bore and in
Figur 2 die eigentliche Ziehphase.Figure 2 shows the actual drawing phase.
Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren während der Anziehphase und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst einen vertikal angeordneten, auf Temperaturen oberhalb von 2300°C beheizbaren Ofen 1. In den Ofen 1 wird von oben ein Hohlzylinder 2 aus synthetischem Quarzglas (gebrochen dargestellt) mit vertikal orientierter Längs- achse 3 eingeführt. Die Innenbohrung 4 des Hohizylinders 2 ist nach unten hin offen, und nach oben mit einem Stopfen 5 verschlossen. Durch den Stopfen 5 sind eine Spülleitung 6 und eine Vakuumleitung 7 in die Innenbohrung 4 hineingeführt. Grundsätzlich sind in den Figuren 1 und 2 Gasleitungen als durchgezogene Linien, und elektrische Leitungen als punktierte Linien dargestellt.FIG. 1 shows the method according to the invention during the tightening phase and a device suitable for carrying out the method. The device comprises a vertically arranged furnace 1 which can be heated to temperatures above 2300 ° C. A hollow cylinder 2 made of synthetic quartz glass (shown broken) with a vertically oriented longitudinal axis 3 is introduced into the furnace 1 from above. The inner bore 4 of the hollow cylinder 2 is open at the bottom and closed at the top with a stopper 5. A flushing line 6 and a vacuum line 7 are inserted into the inner bore 4 through the stopper 5. Basically, gas lines are shown as solid lines in FIG. 1 and FIG. 2, and electrical lines are shown as dotted lines.
Die Spülgasleitung 6 ist über ein erstes Regel- und Absperrventil 8 und über ein erstes Durchflussmessgerät 9 mit einer Stickstoffquelle verbunden, von der aus über die Spülgasleitung 6 und die Innenbohrung 4 ein Stickstoffstrom 10 in den Ofen 1 eingeleitet werden kann.The purge gas line 6 is connected via a first control and shut-off valve 8 and via a first flow measuring device 9 to a nitrogen source, from which a nitrogen stream 10 can be introduced into the furnace 1 via the purge gas line 6 and the inner bore 4.
An der Vakuumleitung 7 sind zwischen einer Vakuumpumpe 11 eine erste Druckmessdose 12 und - nach einem zweiten Absperrventil 13 -eine zweite Druckmessdose 14 vorgesehen. Die von der Vakuumpumpe 11 abgesaugte Abluft ist in Figur 1 mit dem Richtungspfeil 15 symbolisiert.A first pressure measuring cell 12 and - after a second shut-off valve 13 - a second pressure measuring cell 14 are provided on the vacuum line 7 between a vacuum pump 11. The exhaust air drawn off by the vacuum pump 11 is symbolized in FIG. 1 with the directional arrow 15.
Spülgasleitung 6 und Vakuumleitung 7 sind über eine Verbindungsleitung 16 miteinander verbunden, wobei die Verbindungsstellen der Verbindungsleitung 16 einerseits (Spülleitung 6) - in Strömungsrichtung des Stickstoffstroms 10 gesehen - vor dem Regel- und Absperrventil 8, und andererseits (Vakuumleitung 7) vor der Vakuumpumpe 11 liegen. In der Verbindungsleitung 16 ist ein drittes Regel- und Absperrventil 17, das über ein zweites Durchflussmessgerät 18 mit der zweiten Druckmessdose 14 verbunden ist, vorgesehen. Weiterhin ist die erste Druckmessdose 12 mit dem zweiten Absperrventil 13 und - über das erste Durchflussmessgerät 9 - mit dem Regel- und Absperrventil 8 verbunden.Purge gas line 6 and vacuum line 7 are connected to one another via a connecting line 16, the connecting points of the connecting line 16 on the one hand (purge line 6) - seen in the flow direction of the nitrogen stream 10 - in front of the control and shut-off valve 8, and on the other hand (vacuum line 7) in front of the vacuum pump 11 lie. A third control and shut-off valve 17, which is connected to the second pressure measuring cell 14 via a second flow measuring device 18, is provided in the connecting line 16. Furthermore, the first pressure cell 12 is connected to the second shut-off valve 13 and - via the first flow meter 9 - to the control and shut-off valve 8.
Das untere Ende 19 der Innenbohrung 4 ist während der Anziehphase offen. Durch den von oben in die Innenbohrung 4 eingeleiteten Stickstoffstrom 10 wird während der Anziehphase im Bereich des unteren Endes 19 ein Gasfenster 20 erzeugt, das einen Eintrag von Partikeln in die Innenbohrung 4 vermindert.The lower end 19 of the inner bore 4 is open during the tightening phase. Due to the nitrogen stream 10 introduced into the inner bore 4 from above, a gas window 20 is generated during the tightening phase in the region of the lower end 19, which reduces the entry of particles into the inner bore 4.
In Figur 2 ist die gleiche Vorrichtung dargestellt, wie in Figur 1. Sofern in Figur 2 identische Bezugsziffern wie in Figur 1 verwendet sind, so bezeichnen diese gleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile der Anlage, wie die entsprechenden Bezugsziffern in Figur 1. Auf die obigen Erläuterungen wird insoweit verwiesen. Figur 2 zeigt den auf die Anziehphase folgenden Verfahrensschritt, die eigentliche Ziehphase. Dabei wird aus dem im Ofen 1 erweichten Hohlzylinder 2 unter Einsatz eines (in Figur 2 nicht gezeigten) Abzugs ein Quarzglasstab 21 gezogen, wobei in der Innenbohrung 4 ein - gegenüber dem im Innenraum des Ofens 1 anliegenden Atmosphärendruck - verringerter Innendruck (Pj,z) eingestellt wird .FIG. 2 shows the same device as in FIG. 1. If the same reference numbers are used in FIG. 2 as in FIG. 1, these designate the same or equivalent components and parts of the system as the corresponding reference numbers in FIG. 1. The above Explanations are referred to. FIG. 2 shows the process step following the tightening phase, the actual pulling phase. A quartz glass rod 21 is drawn from the hollow cylinder 2 softened in the furnace 1 using a trigger (not shown in FIG. 2), a reduced internal pressure (Pj, z) in the inner bore 4 compared to the atmospheric pressure present in the interior of the furnace 1. is set.
Nachfolgend wird eine für das erfindungsgemäße Verfahren typische Verfahrensweise anhand den Figuren 1 und 2 näher beschrieben:A procedure typical for the method according to the invention is described in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2:
Der Hohlzylinder 2 hat einen Außendurchmesser von 150 mm und eine Wand- stärke von 50 mm. Nachdem der Ofen 1 auf seine Solltemperatur von ca. 2300 °C aufgeheizt ist, wird der Hohlzylinder 2 mit dem unteren Ende 19 von oben in den Ofen 1 eingefahren und bei einer Position etwa in der Mitte des Ofens 1 erweicht. Sobald sein unteres Ende 19 abschmilzt, wird der Hohlzylinder 1 mit einer Absenkgeschwindigkeit von 18 mm/min abgesenkt.The hollow cylinder 2 has an outer diameter of 150 mm and a wall thickness of 50 mm. After the furnace 1 has been heated to its target temperature of approximately 2300 ° C., the hollow cylinder 2 is inserted with the lower end 19 into the furnace 1 from above and softened at a position approximately in the middle of the furnace 1. As soon as its lower end 19 melts, the hollow cylinder 1 is lowered at a lowering speed of 18 mm / min.
Die anfänglich am unteren Ende 19 offene Innenbohrung 4 ist am oberen Ende mit dem Stopfen 5 verschlossen. Im Ofeninnenraum herrscht annähernd Atmosphärendruck (Pa). In der Anziehphase wird in der Innenbohrung 4 ein leichter Überdruck gegenüber Pa erzeugt und aufrechterhalten. Hierbei ist das Regel- und Absperrventil 8 geöffnet und das Absperrventil 13 ist geschlossen. Über die Spülleitung 6 wird ein Stickstoffstrom 10 in die Innenbohrung 4 eingeleitet. Der Durchfluss des Stickstoffstroms 10 wird mittels der Regel- und Absperrventile 8 (bzw. 17) geregelt, wobei das Regel- und Absperrventil 8 gemeinsam mit dem ersten Durchflussmessgeräts 9 einen Durchflussregler (MFC) bildet. Die Regelung des Stickstoffstroms 10 erfolgt derart, dass sich in der Innenbohrung 4 ein im wesentlichen konstanter Innendruck (Pi]A) von 1 ,5 mbar einstellt. Hierzu wird der Innendruck (PjιA) mittels der ersten Druckmessdose 12, die mit dem ersten Durchflussmessgerät 9 verbunden ist, kontinuierlich gemessen und der Durchfluss des Stickstoffstroms 10 entsprechend eingestellt (Stellgröße der Druckregelung). Aufgrund der so erzeugten Gasströmung und des Innendrucks (Pi|A) bildet sich im Bereich des unteren Endes der Innenbohrung 4 ein Gasfenster 20, das eine Eindiffusion von Partikeln in die Innenbohrung während der Anziehphase wirksam verhindert.The inner bore 4, which is initially open at the lower end 19, is closed at the upper end with the stopper 5. Atmospheric pressure (P a ) prevails in the interior of the furnace. In the tightening phase, a slight excess pressure compared to P a is generated and maintained in the inner bore 4. The control and shut-off valve 8 is open and the shut-off valve 13 is closed. A nitrogen stream 10 is introduced into the inner bore 4 via the purge line 6. The flow of the nitrogen stream 10 is regulated by means of the control and shut-off valves 8 (or 17), the control and shut-off valve 8 forming a flow controller (MFC) together with the first flow measuring device 9. The nitrogen flow 10 is regulated in such a way that an essentially constant internal pressure (P i] A ) of 1.5 mbar is established in the inner bore 4. For this purpose, the internal pressure (Pj ιA ) is continuously measured by means of the first pressure cell 12, which is connected to the first flow measuring device 9, and the flow of the nitrogen stream 10 is adjusted accordingly (manipulated variable of the pressure control). Due to the gas flow generated in this way and the internal pressure (P i | A ), a gas window is formed in the region of the lower end of the inner bore 4 20, which effectively prevents particles from diffusing into the inner bore during the tightening phase.
Im Bereich einer Verformungszone erweicht der Hohlzylinder 2 und die Innenbohrung 4 kollabiert dabei allmählich. Der damit einhergehende Anstieg des In- nendruck (Pj,A) wird zunächst durch entsprechende Reduzierung der Stickstoff- Durchflussmenge mittels der oben beschriebenen Durchflussregelung (MFC; Durchflussmessgerät 9 und Regel- und Absperrventil 8) kompensiert. Beim vollständigen Schließen der Innenbohrung 4 geht der Stickstoffstrom 10 gegen Null. Daraufhin wird von Überdruckregelung auf Unterdruckregelung umge- schaltet. Hierzu wird das Regel- und Absperrventil 8 geschlossen und das Absperrventil 13 wird geöffnet.In the area of a deformation zone, the hollow cylinder 2 softens and the inner bore 4 gradually collapses. The associated increase in internal pressure (Pj , A ) is initially compensated for by a corresponding reduction in the nitrogen flow rate using the flow control described above (MFC; flow meter 9 and control and shut-off valve 8). When the inner bore 4 is completely closed, the nitrogen flow 10 goes to zero. The system then switches from overpressure control to vacuum control. For this purpose, the control and shut-off valve 8 is closed and the shut-off valve 13 is opened.
Während der Anziehphase wird der Vakuumpumpe 11 über das offene regel- und Absperrventil 17 und über die Verbindungsleitung 16 ein Stickstoffstrom zugeführt, um in der Vakuumleitung 7 - bis zum Absperrventil 13 - einen vor- gegebenen, konstanten Unterdruck aufrecht zu erhalten. Es wird nach dem von der zweiten Druckmessdose 14 gemessenen Unterdruck geregelt. Diese Maßnahme dient dazu, dass beim Umschalten von Überdruckregelung auf Unterdruckregelung bereits ein konstanter Unterdruck in der Vakuumleitung 7 anliegt.During the tightening phase, the vacuum pump 11 is supplied with a nitrogen stream via the open control and shut-off valve 17 and via the connecting line 16 in order to maintain a predetermined, constant negative pressure in the vacuum line 7 - up to the shut-off valve 13. It is regulated according to the negative pressure measured by the second pressure cell 14. This measure serves to ensure that a constant negative pressure is already present in the vacuum line 7 when switching from positive pressure control to negative pressure control.
In der eigentlichen Ziehphase ist die Innenbohrung 4 beidseitig verschlossen und der Stab 21 wird - mit einem geregelten Durchmesser von ca. 90 mm - mit annähernd konstanter Abzugsgeschwindigkeit abgezogen. In dieser Phase wird in der Innenbohrung 4 mittels Vakuumpumpe 11, Regel- und Absperrventil 17 und Druckmessdose 12 ein geregelter Unterdruck erzeugt, dessen Sollwert anfänglich auf 0 mbar eingestellt ist und der mit einer Rampe von 50 mbar/min auf den Soll-Unterdruck von etwa -100 mbar (gegenüber Atmosphärendruck (Pa)) abgesenkt wird. Der Regelkreis hierfür umfasst die Vakuumpumpe 11 , das Absperr- und Regelventil 17, das Durchflussmessgerät 18 sowie die Druckmessdose 12. Während der Ziehphase wird der erwähnte konstante Differenz-Innendruck (Pj,z) von etwa 100 mbar aufrecht erhalten. Dabei handelt es sich um einen vergleichsweise hohen Unterdruck, der- insbesondere bei dem eingesetzten, dickwandigen Hohlzylinder 2 - zu einem raschen Kollabieren der Innenbohrung 4 beiträgt.In the actual drawing phase, the inner bore 4 is closed on both sides and the rod 21 - with a regulated diameter of approximately 90 mm - is drawn off with an approximately constant withdrawal speed. In this phase, a regulated vacuum is generated in the inner bore 4 by means of a vacuum pump 11, control and shut-off valve 17 and pressure measuring cell 12, the setpoint of which is initially set to 0 mbar and which is ramped to the setpoint vacuum of approximately 50 mbar / min -100 mbar (compared to atmospheric pressure (P a )) is lowered. The control circuit for this includes the vacuum pump 11, the shut-off and control valve 17, the flow meter 18 and the pressure cell 12. The constant internal pressure (Pj, z) mentioned above of approximately 100 mbar is maintained during the drawing phase. This is a comparatively high negative pressure which, in particular in the case of the thick-walled hollow cylinder 2 used, contributes to the rapid collapse of the inner bore 4.
Der so erhaltene Stab 21 wird in geeignete Teilstücke abgelängt und als Vorform für die Herstellung von optischen Fasern eingesetzt. The rod 21 thus obtained is cut into suitable sections and used as a preform for the production of optical fibers.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Zylinders aus Quarzglas in einem eine Anziehphase und eine Ziehphase umfassenden Vertikalziehprozess, indem ein eine Innenbohrung mit einem oberen Ende und einem unteren Ende aufweisender Hohlzylinder aus Quarzglas, mit dem unteren Ende beginnend einer Heizzone zugeführt, darin bereichsweise erweicht und unter Schließung der Innenbohrung kollabiert wird, wobei während der Ziehphase in der Innenbohrung des Hohizylinders ein gegenüber einem außerhalb davon an- liegenden Außendruck (Pa) verringerter Innendruck (Pj,z) angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anziehphase das untere Ende (19) mindestens zeitweise offen gehalten wird, und dass im Bereich des offenen, unteren Endes (19) ein Gasfenster (20) erzeugt wird, indem in die Innenbohrung (4) von dem oberen Ende her ein Gasstrom (10) eingeleitet und dadurch im Bereich des offenen Endes (19) ein gegenüber dem Außendruck (Pa) erhöhter Innendruck (PJ,A) aufrechterhalten wird.1. A method for producing a cylinder made of quartz glass in a vertical drawing process comprising a tightening phase and a pulling phase, in that a hollow cylinder made of quartz glass, which has an inner bore with an upper end and a lower end, is supplied to a heating zone starting at the lower end, softened therein and under closure of the internal bore is collapsed, wherein during the drawing phase in the inner bore of Hohizylinders an opposite an on outside thereof lying outside pressure (P a) of reduced internal pressure (Pj z) is applied, characterized in that during the Anziehphase the lower end (19 ) is kept open at least at times, and that a gas window (20) is generated in the area of the open, lower end (19) by introducing a gas stream (10) into the inner bore (4) from the upper end and thereby in the area of the open end (19) an internal pressure (PJ, A) increased compared to the external pressure (P a ) is maintained.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck während der Anziehphase (PJ,A) geregelt wird, und dass als Stellgröße der Regelung der Durchfluss des in die Innenbohrung (4) eingeleiteten Gasstroms (10) verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the internal pressure is regulated during the tightening phase (PJ, A), and that the flow rate of the gas stream (10) introduced into the inner bore (4) is used as the control variable for the regulation.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck (PJ,A) während der Anziehphase im wesentlichen konstant gehalten wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the internal pressure (PJ, A) is kept substantially constant during the tightening phase.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Innenbohrung (4) beim Übergang von der Anziehphase zur Ziehphase der erhöhte Innendruck (PI,A) auf den verringerten Innendruck (Pj,z) allmählich verringert wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to generate a negative pressure in the inner bore (4) during the transition from the tightening phase to the drawing phase, the increased internal pressure (PI, A) to the reduced internal pressure (Pj , z) gradually is reduced.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des Gasstroms (10) gemessen wird, und dass der Übergang ein- setzt, sobald die Durchflussmenge gleich Null ist. 5. The method according to claim 4, characterized in that the flow rate of the gas stream (10) is measured, and that the transition begins as soon as the flow rate is zero.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck (Pi|A) um 50 mbar pro Minute oder langsamer verringert wird. ,6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the internal pressure (P i | A ) is reduced by 50 mbar per minute or slower. .
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird.7. The method according to claim 4, characterized in that the negative pressure is adjusted to a predetermined setpoint.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck unterhalb von 500 mbar eingestellt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a negative pressure is set below 500 mbar.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck von mindestens 70 mbar eingestellt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that a negative pressure of at least 70 mbar is set.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein dickwandiger Hohlzylinder (2) mit einem Außendurchmesser von mehr als 120 mm und einem Verhältnis von Außendurchmesser und Innendurchmesser von mindestens 2 ,0 eingesetzt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a thick-walled hollow cylinder (2) with an outer diameter of more than 120 mm and a ratio of outer diameter and inner diameter of at least 2.0 is used.
11.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Zylinders für die Fertigung eines opti- sehen Wellenleiters ein Hohlzylinder (2) aus hochreinem, synthetischem11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the manufacture of a cylinder for the manufacture of an optical waveguide see a hollow cylinder (2) made of high-purity, synthetic
Quarzglas eingesetzt wird. Quartz glass is used.
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