CN111770903A - 用于使光导纤维体的管状预制件的冲击定向的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于使光导纤维体的管状预制件的冲击定向的装置,该装置具有使预制件围绕旋转轴线旋转的转动设备(202)、将反应气体输送给预制件内部的反应气体输送设备(232)、为预制件配备的能在纵向方向沿着旋转轴线运动且借助涂层火焰为预制件的外表面施加温度从而使反应气体从内部部分地沉积在预制件的内壁上并且熔融成透明的层的燃烧器设备(221)以及冲击校正设备(224),其中,冲击校正设备以第一纵向间距沿着纵向方向相对于涂层火焰布置并且如此设置,使得借助第一压缩空气设备、尤其压缩空气喷嘴(215)用压缩空气指向预制件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使光导纤维体的管状预制件的冲击定向的装置,该装置具有使得预制件围绕旋转轴线旋转的转动设备、将反应气体输送给预制件内部的反应气体输送设备和为预制件配备的能在纵向方向沿着旋转轴线运动的燃烧器设备,燃烧器设备借助涂层火焰为预制件的外表面施加温度,从而使反应气体从内部部分地沉积在预制件的内壁上并且熔融成透明的层,本发明涉及一种用于使借助压缩空气设备对预制件的冲击进行校正的方法。
背景技术
在借助MCVD方法(MCVD=Modified Chemical Vapour Deposition改良化学汽相沉积)制造预制件时,将玻璃管夹紧在玻璃制造车床中并且从外部借助氢氧烧嘴局部部分地在管长度上加热到约1800℃至2000℃。同时氢氧烧嘴以约10至20cm/min的预设速度从反应气体流入管中的管输入部运动到管端部。燃烧器在管端部处降低到较低的约400℃的温度并且燃烧器以相对高的速度再运动回到管输入部。
在此再次提高燃烧器温度,直至反应气体发生反应并且形成玻璃灰,玻璃灰在热的燃烧区的下游借助热泳沉积在管壁上,然后通过后续的热区熔融成透明的层。
在沉积芯线时重复涂层周期,直至沉积所需的芯线横截面面积。然后燃烧器温度在此显著提高到约2200℃至2300℃,从而经内部涂层的管由于其表面应力萎缩成实心棒。
在所有这些加工步骤中,玻璃管都围绕其纵轴线旋转以均匀加热。
对玻璃制造车床的车床尾座的不理想调节、燃烧器相对于管轴线的不理想调节、不恰当使用的基底管(例如弓锯或壁板)或管不理想地安装在玻璃制造车床中导致在芯线沉积期间在燃烧器的热区中逐渐地形成管冲击。
在特定的轴向位置处管横截面的中点以及旋转轴线与理想的旋转轴线(例如玻璃制造车床的旋转轴线)有偏差称为管冲击(也称为冲击)。该偏差一般与纵向位置相关,从而在夹紧管的位置之间可构建任意的轴向冲击走向。预制件与预制件在管长度上的走向可有规律地或偶然地不同。
根据现有技术借助激光扫描仪测量管冲击,显示在监控器上并且记录在文件中。如果管冲击在基底管的一位置处在限定的管长度上提高,设备操作员手动地降低管冲击。
对此在管输入部处开启主燃烧器时一般打开设备,并且设备驾驶员借助手持燃烧器和石墨滚轮降低管冲击,这通过设备驾驶员在最大管冲击的部位处使滚轮减速并且在管起始处、在管端部处或在需要时在此之间局部部分地加热管并且通过石墨滚轮尽可能地“压出”冲击来实现。用于校正冲击的过程在多个管部位处进行。在移除石墨滚轮和手持燃烧器之后使玻璃制造车床的封装壳闭合并且继续涂层工艺。
通过打开玻璃制造车床的封装壳,使得基底管比在封装闭合时更迅速地冷却。同时在主燃烧器下游玻璃灰沉积条件改变并且玻璃灰计量以及单个层厚度会改变。
此外在冲击形成期间在管圆周上通过在管圆周上不同的温度沉积不同计量且不同厚度的单个层。在方位角方向中不同的单个层导致方位角上的折射率扰乱以及方位角上的构型扰乱。
由于冲击的轴向相关性还产生折射率构型的纵向不均匀性。该构型扰乱限制了借助纤维可实现的带宽并且由此使其传输能力变差。
此外在手动定向时还取决于设备操作员的经验。
发明内容
本发明的目的是,改进现有技术。
该目的通过用于使光导纤维体的管状预制件的冲击定向的装置,该装置具有使预制件围绕旋转轴线旋转的转动设备、将反应气体输送给预制件内部的反应气体输送设备、为预制件配备的能在纵向方向沿着旋转轴线运动且借助涂层火焰为预制件的外表面施加温度从而使反应气体从内部部分地沉积在预制件的内壁上并且熔融成透明的层的燃烧器设备以及冲击校正设备,其中,冲击校正设备以第一纵向间距沿着纵向方向相对于涂层火焰布置并且如此设置,使得借助第一压缩空气设备、尤其压缩空气喷嘴用压缩空气指向预制件。
该方法可在不打开封装壳且没有设备操作员手动作用的情况下进行。由此还可重现该效果并且明显提高由预制件拉成的光导纤维体的光束质量。
由于该方法基本上无接触(无机械接触)地进行,可防止对预制件的外表面的污染和破坏。
下面对术语进行说明:
“冲击”尤其是预制件的实际旋转轴线与转动设备以及车床的旋转轴线的偏差。冲击有时也称为管冲击。在此沿着旋转轴线可不同程度地施加冲击。
冲击的“定向”理解为,预制件的真实旋转轴线接近转动设备的旋转轴线。在理想情况下在定向之后该旋转轴线沿着整个预制件都相应于转动设备的旋转轴线。在将冲击转变到低于极限值的情况下在此也称为定向。
“预制件”(也称为“预先形成件”或“预成型件”)尤其是管状的玻璃元件,例如由石英玻璃构成的玻璃元件,玻璃元件借助MCVD方法被涂层,然后萎缩。一般地,由预制件通过拉伸拉成光导体(也称为“玻璃纤维”或“光导纤维体”),光导体例如可用于光学通信。预制件具有“外表面”和“内壁”。
“预制件的外表面”是管状预制件的主要承受涂层火焰且加载压缩空气以用于定向的面。
预制件的“内壁”包围阈值件的在MCVD方法中穿过反应气体的空腔。因此,内壁与空腔形成管内部。在MCVD方法中玻璃灰沉积在该内壁上并且熔融成透明的层。在预制件萎缩之后没有空腔也没有内壁。
一般将预制件夹紧到“转动设备”(例如“玻璃制造车床”)中。在此,转动设备使预制件围绕转动设备的旋转轴线旋转。对此,一般将预制件夹紧到转动设备中。在此还将反应气体定向地引入管内部中。
“燃烧器设备”例如是在预制件在转动设备中旋转时借助“涂层火焰”以预定的间距以限定的火焰温度为旋转的预制件加载温度的氢氧烧嘴。基于通过转动设备为预制件加载的旋转,预制件在燃烧器设备处均匀地被加热。在此反应气体被加热并且在下游作为灰沉积在管状预制件的内壁上。燃烧器设备一般布置成能沿着转动设备的旋转轴线运动。在开始“反应气体输送设备”将反应气体引入到管状预制件中的管起始处被加热并且朝预制件的端部运动。然后降低燃烧器设备的温度并且燃烧器设备在起点(管起始处)再次移动,以在反应气体输送期间再次沿着预制件加热预制件。一旦燃烧器设备到达存放的灰之上,使灰熔融,从而在预制件的内壁上形成透明的层。
“纵向方向”是基本上平行于转动设备的旋转轴线定向的方向。在此,纵向间距是可沿纵向方向确定的间距。
“冲击校正设备”是通过用压缩空气几乎无接触地以及由此无机械接触地加载预制件而施加力的设备,从而真实的旋转轴线接近转动设备的旋转轴线。这可在不打开封装壳的情况下进行,从而在MCVD方法期间受限地保持该温度。
“压缩空气设备”尤其是通常无油的将惰性气体、例如N2喷溅到预制件的外表面上的压缩空气喷嘴。
“压缩空气”口语上也称为压缩的空气并且一般包括经压缩的空气或经压缩的气体或气体混合物。压缩空气在离开压缩空气喷嘴时膨胀,从而为在压缩空气喷嘴附近的表面施加定向的压力以及力。
在一种实施方式中,冲击校正设备具有第二压缩空气设备,第三压缩空气设备、第四压缩空气设备和/或另外的压缩空气设备,其中,尤其压缩空气设备等间距地沿径向围绕转动设备的旋转轴线布置。
尤其在压缩空气设备径向等间距布置的情况下,在涂层过程期间可使预制件连续地定向。这例如可通过以下方式实现,即,压缩空气设备与燃烧器设备以限定的纵向间距布置并且大约在涂层过程期间与涂层火焰以及燃烧器设备耦合。在此,例如通过共同地布置到移动滑块上可以机械方式进行耦合。
在使用四个压缩空气设备时,每个压缩空气设备相对于下一压缩空气设备错开90°地布置。如果这四个压缩空气设备为旋转的预制件施加恒定的压缩空气,压缩空气设备几乎用作固定的“支承部”。
如果发生冲击,在旋转时预制件的外表面“更靠近”压缩空气设备并因此经受更频繁的压力,从而产生定向的力,该力降低对预制件的冲击。因此可实现用于减小冲击的简单的结构设计。
在一种实施方式中压缩空气设备以1mm和20mm之间、尤其2mm和6mm之间的间距相对于预制件的理想表面定向。
在此,理想表面尤其是在没有冲击时预制件的外表面,从而转动设备的旋转轴线和预制件的旋转轴线相同。
为了补偿通过压缩空气设备为预制件施加的可能的玻璃应力,该装置可具有应力消除燃烧器,其中,第一压缩空气设备、另外的压缩空气设备或所有的压缩空气设备沿纵向方向布置在燃烧器设备和应力消除燃烧器之间。因此可制造无应力的预制件。
在另一实施方式中,该装置具有耦合设备、尤其移动滑块,其中,借助耦合设备可使燃烧器设备、冲击校正设备和应力消除燃烧器沿纵向方向彼此限定地定位。这例如可通过经由移动滑块的纯机械耦合或分别通过单个的移动滑块实现,单个的移动滑块例如借助经由驱动机构的控制或调节相对彼此设定。
在另一实施方式中,第一压缩空气设备、另外的压缩空气设备或所有的压缩空气设备为预制件的外表面施加时间上连续的压缩空气束或脉冲式的压缩空气束。因此可借助压缩空气设备为预制件的外表面施加不同的压缩空气构型。
此外,通过其中一个压缩空气设备或通过多个压缩空气设备产生的空气束可具有不同的强度和/或形状并且可将其施加给预制件。
由此例如从压缩空气喷嘴喷出的锥形的空气束可将根据存在的冲击的限定的压缩构型施加给预制件的外表面,因为在旋转的情况下进行冲击时预制件的外表面接近压缩空气喷嘴,从而由此在加载部位处将更高的压力作用到外表面上。
尤其为了例如在预制件之上为预制件的外表面施加脉冲式的压缩空气束,可设置冲击测量设备,冲击测量设备得出对旋转的预制件的冲击并且压缩空气设备根据由冲击测量设备得到的测量值例如借助脉冲式的压缩空气束分别在正确的时间点为预制件的外表面加载压力,从而减小冲击。
“控制”理解为设置预设的值。在“调节”时尤其反馈测量值并且分别设定调节值,例如压缩空气束的强度、脉冲时长或脉冲角。因此可提供一种装置,借助该装置可实现对光导纤维体的最高质量要求。尤其可在纤维之内产生高精度的折射率曲线。
在另一方案中该目的通过用于借助前述装置对预制件的冲击进行校正的方法实现,其中,借助压缩空气防止冲击或校正冲击。
因此首次地无接触地、即没有机械接触地校正对预制件的冲击。
在与此相关的方法实施方式中,冲击校正设备具有单个的压缩空气设备并且压缩空气设备基于冲击测量设备的测量值为预制件施加与旋转相关的脉冲式的或强度改变的压缩空间束。
因此可制造具有限定的折射率构型的高质量的光导纤维体。
在另一实施方式中,冲击校正设备具有两个或更多个压缩空气设备,压缩空气设备沿径向以及尤其等间距地围绕预制件布置并且压缩空气设备为预制件分别连续地施加压缩空气束。
附图说明
下面根据实施例详细描述本发明。其中示出:
图1示出了夹紧在玻璃制造车床中的预制件的示意性剖视图,预制件带有示出的侧面冲击和布置的空气喷嘴以进行冲击校正;
图2示出了玻璃制造车床以及冲击校正设备的示意性侧视图;以及
图3示出了夹紧在玻璃制造车床中的预制件的示意性剖视图,预制件带有示出的竖直冲击和布置在上方的脉冲空气喷嘴。
具体实施方式
MCVD设备200包括玻璃制造车床202。管状的石英玻璃201夹紧在该玻璃制造车床202中。管状的石英玻璃形成待涂层的预制件。反应气体在反应气体入口232处沿流动方向233被引导穿过管状的预制件。在滑块(未示出)上布置主燃烧器221和辅助燃烧器223以及两个空气喷嘴215。
为了借助氢氧焰对预制件201进行内部涂层,在引入反应气体期间主燃烧器221通过滑块(未示出)从反应气体入口232的输入端沿运动方向231移动。在此,预制件局部部分地被加热到约1800℃至2000℃。滑块的进给速度在10至20cm/min之间。在管端部234处,主燃烧器221下降到约400℃的温度并且借助滑块移动回到反应气体入口232。
在反应气体入口232处,燃烧器温度又上升到约1800℃至2000℃直至反应气体发生反应并且在下游形成玻璃灰,玻璃灰通过热的燃烧器区被加热并且由于热泳沉积在管内壁处,然后通过接下来的热区(以及通过主燃烧器)熔融成透明的层。
涂层周期如此重复进行,直至沉积所需的芯线横截面面积。
然后将主燃烧器221的燃烧温度再一次提高到约2200℃至2300℃,从而内部涂层的石英玻璃管由于其表面应力萎缩成实心棒。
在所有这些加工步骤期间,石英玻璃管围绕其纵轴线旋转,从而预制件(石英玻璃管)均匀地部分地局部地被加热。
冲击校正设备224包括两个彼此完全相对布置的空气喷嘴215和一个后置的辅助燃烧器223。空气喷嘴215和辅助燃烧器223与主燃烧器221一起布置在滑块上。
在此情况,预制件303以及石英玻璃管在一时间点和旋转位置具有冲击。在此,石英玻璃管103、303的旋转轴线113、313偏离玻璃制造车床202的旋转轴线111、311。借助激光扫描仪(未示出)确定冲击以及确定石英玻璃管103、303的旋转轴线与玻璃制造车床的旋转轴线111、311的偏差。
额外地,操控空气喷嘴215,使得如果外表面由于冲击接近相应的空气喷嘴215,则相应的空气喷嘴215吹向石英玻璃管表面。该空气束引起石英玻璃管103、303的旋转轴线113、313再次接近玻璃制造车床202的旋转轴线111、311并且在理想情况下形成最佳的预制件101、301。
由此可能在石英玻璃中产生的应力随后在滑块移动时通过辅助燃烧器223去除。
在另一替代方案中设置仅一个脉冲空气喷嘴315,脉冲空气喷嘴布置在一上部点,从而重力和脉冲空气压力共同使得旋转的石英玻璃管303及其旋转轴线313接近玻璃制造车床202的旋转轴线311。
在第三替代方案中取消借助激光扫描仪测量冲击。此外,三个空气喷嘴115围绕石英玻璃管101布置。空气喷嘴115分别以90°的间隔相对彼此布置,其中,取消上部的空气喷嘴且两个侧向的空气喷嘴115彼此间隔180°布置。在此,在上部取消空气喷嘴,是因为重力引起一定的移动效果。
空气喷嘴115流出锥形的空气束117。因此连续的流动的空气束包围着旋转的石英玻璃管101。例如,如果形成侧面冲击,由此石英玻璃管的旋转轴线113与玻璃制造车床202的旋转轴线111不同,因此旋转的石英玻璃管103的表面相应地接近喷嘴115。基于锥形的空气束构型,由于石英玻璃管的表面接近空气喷嘴115,石英玻璃管经受较大的力,从而使石英玻璃管103的旋转轴线113接近玻璃制造车床202的旋转轴线111。
然后关闭空气压力喷嘴并且熄灭辅助燃烧器223进而石英玻璃管萎缩成预制件。然后由预制件拉成玻璃纤维。
Claims (9)
1.一种用于使光导纤维体的管状预制件的冲击定向的装置,所述装置具有使预制件围绕旋转轴线旋转的转动设备、将反应气体输送给预制件内部的反应气体输送设备、为预制件配备的能在纵向方向沿着所述旋转轴线运动且借助涂层火焰为所述预制件的外表面调温从而使反应气体从内部部分地沉积在预制件的内壁上并且熔融成透明的层的燃烧器设备以及冲击校正设备,其中,所述冲击校正设备以第一纵向间距沿着纵向方向相对于涂层火焰布置并且如此设置,使得借助第一压缩空气设备、尤其压缩空气喷嘴用压缩空气指向预制件。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述冲击校正设备具有第二压缩空气设备、第三压缩空气设备、第四压缩空气设备和/或另外的压缩空气设备,其中,尤其压缩空气设备等间距地沿径向围绕所述旋转轴线布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,其中一个压缩空气设备、其中多个压缩空气设备或所有的压缩空气设备布置成,使得所述一个压缩空气设备或所述多个压缩空气设备相对于所述预制件的理想表面具有1.0mm和20mm之间、尤其2mm和6mm之间的间距。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,具有应力消除燃烧器,其中,所述第一压缩空气设备、另外的压缩空气设备或所有的压缩空气设备沿纵向方向布置在所述燃烧器设备和所述应力消除燃烧器之间。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,具有耦合设备、尤其移动滑块,其中,借助所述耦合设备能使所述燃烧器设备、所述冲击校正设备和/或所述应力消除燃烧器沿纵向方向彼此限定地定位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,所述第一压缩空气设备、另外的压缩空气设备或所有的压缩空气设备为所述预制件的外表面施加时间上连续的压缩空气束或脉冲式的压缩空气束。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置,其特征在于,一个压缩空气设备或另外的压缩空气设备为所述预制件施加不同的强度和/或形状的压缩空气束。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,具有冲击测量设备,所述冲击测量设备测定对旋转的预制件的冲击。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,具有调节设备,所述调节设备设置成,使得根据所述冲击测量设备的测量值控制和/或调节冲击校正设备。
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