DE1496395B2

DE1496395B2 - Verfahren zur herstellung eines hohlkoerpers aus einer vielzahl von energieleitenden fasern

Info

Publication number: DE1496395B2
Application number: DE19621496395
Authority: DE
Inventors: Walter P Putnam Conn Gilmore Gregory B Southbridge Mass Siegmund, (V St A)
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1961-10-19
Filing date: 1962-10-19
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3350183A; GB1003861A; DE1496395A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern, die mit einem Umhüllungsmaterial umhüllt sind, das einen Energieverlust über den Umfang der Faser weitgehend verhindert.

Bisher wurde die Herstellung von Lichtleiterbündeln so durchgeführt, daß in ein zylindrisches Glasrohr elektrische Energie leitende Faserelemente eingefüllt wurden, daß dann der Innenraum des Glasrohres luftleer gepumpt und die Fasern verschmolzen wurden. Das Glasrohr mit den Glasfasern wurde unter Wärmezufuhr gezogen. Nach der Fertigung mußte der von dem Glasrohr gebildete Mantel wieder entfernt werden, wobei die hergestellte Faseranordnung oft beschädigt worden ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das einen solchen Hohlkörper liefert, der als Rohr für die weitere Herstellung von energieleitenden Faserbündeln verwendet werden kann und dabei selbst Bestandteil eines solchen Bündels bleibt, so daß nach der Fertigstellung nicht mehr der Mantel entfernt werden muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, daß die Fasern am oberen und unteren Ende längs eines Zylindermantels auf- bzw. eingespannt werden und vorzugsweise unter Führung durch einen in Richtung der Zylinderachse angeordneten Dorn unter Ziehen durch eine Heizzone geführt werden, in der sie zu einem Hohlzylinder aus parallelen energieleitenden Fasern verschweißt werden.

In einer weiteren Ausführung ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern parallel zueinander in Richtung der Erzeugenden des Zylindermantels um einen Kern in einer Form angeordnet werden, in der sie unter Wärme- und gegebenenfalls Druckzufuhr zu einem Hohlzylinder aus parallelen energieleitenden Fasern verschweißt werden.

Mit dem solchermaßen gekennzeichneten erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Hohlkörper aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern erzeugt, der zweckmäßigerweise mit weiteren energieleitenden Fasern gefüllt wird, die zur Herstellung eines Bündels unter Druckzufuhr und'oder Ziehen zu einem Bündel miteinander verschweißt werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der Be-Schreibung eines Ausführungsbeispieles. Von den Figuren zeigen

F i g. 1 und 2 energieleitende Fasern,

F i g. 3 eine Anordnung zur Durchführung eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung von energieleitenden Körpern, teilweise gebrochen,

F i g. 4 und 5 Querschnitte entlang der Linien 4-4 und 5-5 in F i g. 3 in Richtung der dort gezeigten Pfeile,

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung eines Hohlkörpers aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern,

F i g. 7 eine teilweise gebrochene Darstellung einer Anordnung von einer großen Zahl einzelner energieleitender Faserelemente, die innerhalb des Hohlkörpers angeordnet sind und aus denen ein Faserbündel erzeugt wird,

F i g. 8 eine Darstellung einer Anordnung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung der genannten Faserbünde],

Fig. 9 eine Abwandlung eines Teiles von Fig. 8,

Fig. 10 einen schematischen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 8,

Fig. 11 einen schematischen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 8,

Fig. 12 eine teilweise Frontansicht einer großen Anzahl nicht miteinander verschweißter energieleitender Körper, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt sind,

Fig. 13 eine Frontansicht nach dem Zusammenpressen und Zusammenschweißen der Körper gemäß Fig. 12,

F i g. 14 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine Kathodenstrahlröhre, bei der an der Frontplatte energieleitende Faserbündel gemäß Fig. 13 angeordnet sind,

Fig. 15 einen Teil eines Hohlkörpers mit einem gegenüber F i g. 7 abgewandelten Querschnitt,

Fig. 16, 17 und 18 Darstellungen von weiteren Vorrichtungen zur Verwendung in Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Hohlkörper aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern,

Fig. 19 eine Abwandlung der in Fig. 8 gezeigten Anordnung,

Fig. 20 und 21 Faserbündel, wie sie gemäß der Erfindung mit einer in F i g. 19 gezeigten Anordnung erzeugt werden,

F i g. 22 einen Querschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre mit einer Frontplatte aus Faserbündeln nach F i g. 20 und 21 und

F i g. 23 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten Form gemäß der Erfindung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll ein Rohr hergestellt werden, dessen Wände vollständig aus energieleitenden Faserelementen, insbesondere Licht oder elektrische Energie leitenden Faserelementen besteht, die Seite an Seite fest miteinander verbunden oder verschweißt sind. Der so erzeugte Hohlkörper kann mit einzelnen Fasern gefüllt werden, die im allgemeinen die gleiche Eigenschaft haben wie die den Hohlkörper bildenden Fasern. Die Fasern im Inneren sind dabei dicht nebeneinander und gleichmäßig und parallel angeordnet und erstrecken sich von einem Ende bis zu einem entsprechenden Punkt des anderen Endes des Hohlkörpers. Das eine Ende des Hohlkörpers wird unter Zufuhr von Hitze abgedichtet und das andere mit einer Vorrichtung geschlossen, durch die eine mit dem Innern des Hohlkörpers in Verbindung stehende Saugleitung geführt wird.

In der Leitung wird ein Unterdruck erzeugt, der zumindest zum Auspumpen der Gase aus den Zwischenräumen zwischen den nichtverschweißten einzelnen Fasern ausreicht, der aber vorzugsweise eine solche Kraft besitzt, daß er das Rohr stark zusammenzieht, wobei es sich fest gegen die Fasern legt und diese vor der Verschweißung, bei der die Anordnung erhitzt wird, zusammenpreßt. Das unter Zufuhr von Hitze abgedichtete Ende der Anordnung wird dann in eine Heizzone gebracht und auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um die betreffenden Stoffe schweiß- und ziehbar zu machen. Während ständig Unterdruck an dem gegenüberliegenden Ende der Anordnung aufrechterhalten wird, wird das durch die Hitze erweichte Ende ergriffen und in axialer Richtung gezogen, wobei die gesamte Anord-

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nung gleichzeitig nach und nach in die Heizzone ein- Fasern 30 oder 32 auch mit Kernen 38 oder 40 vergeführt wird. Die Geschwindigkeit des Absenkens sehen sein können, die aus besonderen Gläsern beder Anordnung und die Geschwindigkeit des Ziehens stehen, welche durch eine bevorzugte Durchlässigwerden zusammen so gesteuert, daß sich eine ge- keit für bestimmte Spektralbereiche gekennzeichnet wünschte Querschnittsverringerung an dem betref- 5 sind, und daß die Umhüllungen 34 oder 36 aus Gläfenden erwärmten Abschnitt der Anordnung ergibt. sern hergestellt werden können, die bestimmte licht-Die Querschnittsverringerung kann so stark sein, daß absorbierende oder andere charakteristische Eigeneine Anordnung mit einem Durchmesser von an- schäften besitzen. Auf jeden Fall sollten die Gläser fänglich 2,5 bis 5 cm auf Bruchteile eines Zentimeters für die Umhüllung und den Kern zusammenpassende verringert wird. Die Querschnittsverringerung kann io Schmelztemperaturen und Ausdehnungskoeffizienten aber auch so groß sein, daß ein festverschweißter besitzen.

Verbund der Teile der Anordnung entsteht, ohne Die einfaserige Faser 30 kann beispielsweise da-

daß dabei die Querschnittsabmessungen bemerkens- durch hergestellt werden, daß ein festes, in der Hitze

wert weiter verringert werden. Im letzteren Falle erweichendes stabähnliches Teil aus energieleitendem

kann die Anordnung einfach, ohne gezogen zu wer- ₁₅ Material inmitten eines rohrförmigen Teiles aus in

den, durch die Heizzone herabgeführt werden, vor- der Wärme schmelzendem Material angeordnet wird,

ausgesetzt, daß der innen erzeugte Unterdruck aus- wobei die für die Stange und das Rohr verwendeten

reicht, um das Rohr fest genug um die Innenfasern Stoffe die für die Kern- und Umhüllungsteile der

zu legen, so daß ein kompakter ineinandergreifender Faser gewünschten Eigenschaften besitzen, worauf

Verbund der Fasern entsteht. Es kann aber auch ein ₂₀ die Anordnung dann erwärmt und auf Faserstärke

leichtes Ziehen vorgenommen werden, das nur ausgezogen wird. Es können aber auch, um Faser-

dazu ausreicht, ein vollständiges Verschweißen von elemente 30 zu bilden, ähnliche Stoffe bis zum

allen benachbarten Teilen der Anordnung zu be- Fließen erwärmt und gleichzeitig miteinander ge-

wirken. spritzt werden, wobei einer den anderen umgibt.

Die erfindungsgemäßen Hohlkörper bestehen alle ₂₅ Mehrfachfasern 32 werden durch Ziehen eines ge-

aus verhältnismäßig langen und dünnen einzelnen samten Bündels von einzelumhüllten Fasern auf

energieleitenden Fasern der allgemeinen Art, wie sie Faserstärke hergestellt,

in Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Während Mehrfachfasern wie die Fasern32 bei

Die Fasern 30, 32 bestehen aus einem Kern 38, 40 der Herstellung von Faserrohren nach der Erfindung

mit einer Umhüllung 34, 36, damit ein Übertreten der 30 sowie auch zur Füllung des Rohres bei der Herstel-

Energie von einer Faser in eine benachbarte Faser i_ung der obenerwähnten Körper verwendet werden

des verschweißten Bündels verhindert wird. können, welche im Querschnitt massiv sind und bei

Fig. 1 zeigt eine solche einfache Faser 30 und denen das Rohr auch aus Vielfachfasern bestehen

F i g. 2 eine aus mehreren Einzelfasern bestehende kann, während einzelne Einfachfasern zu seiner

Faser 32, die im folgenden als »Mehrfachfaser« be- 35 Füllung verwendet werden, behandelt die nun fol-

zeichnet wird. Wenn jedoch auf ein einzelnes Faser- gende Beschreibung zur Erleichterung der Darstel-

element Bezug genommen wird, so soll dieses Faser- lung nur die Verwendung von Einfachfasern, wie

elemente umfassen, die einzeln umhüllte energielei- sie mit 30 bezeichnet sind. Es sollte jedoch darauf

tende Kerne aufweisen, sowie Faserelemente, die hingewiesen werden, daß irgendeines oder alle Teile

selbst eine Anzahl von umhüllten energieleitenden 40 der nachstehend beschriebenen Körper auch aus

Kernen aufweisen. Mehrfachfasern hergestellt werden können. Obwohl

Handelt es sich bei den Fasern 30, 32 um nach es am zweckmäßigsten ist, das Faserrohr nach der dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte elek- Erfindung aus Fasern mit rechteckigem Querschnitt, trisch leitende Körper, dann können diese aus me- wie sie in F i g. 1 gezeigt sind, herzustellen, sollte ertallischen Kernen 30, 38 mit Glasumhüllungen 34, 36 45 wähnt werden, daß auch Fasern mit anderem als bestehen. Bei lichtleitenden Fasern 30, 32 sind die rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt vorteil-Kerne 38, 40 und die Umhüllungen 34, 36 sämtlich haft verwendet werden können,
aus Gläsern mit verschiedenen vorgewählten Bre- Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfinchungsindices und/oder lichtleitenden Eigenschaften dung wird das in F i g. 6 gezeigte Faserrohr vorzugshergestellt. 50 weise nach einem Verfahren hergestellt, das dem

Die folgende Beschreibung geht zur Erläuterung Fachmann als »drusing« bekannt ist und das in

der Erfindung auf die Herstellung von verschweißten F i g. 3 erläutert ist. Hierbei wird eine große Zahl von

lichtleitenden Körpern aus Glas näher ein. Es soll Fasern 30, die in bezug auf Form und Größe ent-

jedoch hervorgehoben werden, daß die Erfindung sprechend ausgewählt worden sind, außen an einem

sich in gleicher Weise bei der Herstellung von elek- 55 rohrförmigen Adapter 44 befestigt, und die von den

trisch leitenden Körpern anwenden läßt, wobei die Fasern gebildete Gruppe wird innen von einem Stöp-

Fasern metallische Kerne besitzen und Glasum- sei 46 gehalten, der von oben durch den Adapter

hüllungen verwendet werden. herabhängt. Die Fasern 30 werden in bezug auf

Ein Verhältnis zwischen der Dicke der Umhüllung Querschnitt und Länge so gewählt, daß sie sich ver- und des Kerns von ungefähr 1:10 eignet sich für die 60 hältnismäßig leicht handhaben lassen und eineeigenmeisten Zwecke und liefert für eine verschweißte tümliche Federwirkung besitzen, so daß sie die Anordnung der obenerwähnten Art aus optischen Neigung haben, normalerweise geradeaus gerichtet zu Fasern eine passende Lichtisolierung. Von diesem bleiben und einer mit bestimmter Kraft über einen Verhältnis kann man jedoch abgehen, um je nach verhältnismäßig kurzen Längenabschnitt erfolgenden den verwendeten Glasarten und Eigenschaften der 65 Verbiegung zu widerstehen. Obwohl die für die zur Herstellung der optischen Fasern verwendeten vorliegende Erfindung geeigneten Fasern in Quer-Gläser dickere oder dünnere Umhüllungen zu er- schnitt und Länge beträchtliche Unterschiede aufzeugen. Man sollte aber darauf hinweisen, daß die weisen können, wurde gefunden, daß Fasern mit

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mittleren Durchmessern oder mittleren Querschnitts- der gewünschten Entfernung mittels einer Stange 68

abmessungen von ungefähr 0,13 bis 0,16 cm und befestigt, die von einem festen Arm 70 durch den

Längen von ungefähr 20 bis 60 cm am praktischsten Adaptor 44 und die Anordnung von Fasern 30 im

sind. wesentlichen koaxial herabhängt. Die Stange 68 ist

Der Adaptor 44 besitzt einen äußeren Durch- 5 bei 72 mit einem Gewinde versehen, wo sie durch

messer, der größer ist als der des damit hergestellten das Lager 70 läuft, um am Anfang eine Einstellung

Rohres 42, und wird vorzugsweise mit einem ein- der Höhe des Domes gegenüber der Ziehplatte 52

gezogenen Schulterabschnitt 48 versehen, an dem das vornehmen zu können. Kiemmuttern 74 dienen dazu,

eine Ende jeder der Fasern 30 befestigt ist. Die die Stange 68 in der gewünschten, zuvor eingestellten

Schulter 50 stellt eine Fläche dar, gegen die die io Lage zu halten.

Fasern gedruckt werden. Dadurch wird eine Längs- Der Ofen 64 besteht aus einem elektrischen Wider-

verschiebung oder ein Gleiten der Fasern auf dem Standsheizelement 76, das die Faseranordnung um-

Adaptor verhindert, während letztere durch eine gibt und in einem festen Isolierblock 78 od. dgl. ge-

Ziehplatte 52 nach unten gezogen werden. Diese lagert ist. Die Heizzone 80 des Ofens ist so groß, daß

wird noch im einzelnen beschrieben werden. Die 15 sie reichlich Platz zwischen der Faseranordnung und

Fasern 30 sind rund um den Umfang des Adaptors dem Element 76 bietet.

44 vorzugsweise mit ungefähr gleichem Abstand Wenn Fasern 30 aus Glas mit einem Brechungsvoneinander angeordnet und an dem Adaptor 44 mit index 1,66 für Flintglas und einem Brechungsindex einem Klemmband 54 oder durch Umwickeln, KIe- 1,52 für Natronkalk- oder Kronglas verwendet werben oder durch Anbringen mit einem Epoxyharz 20 den, wird in der Heizzone 80 bei der Faseranordnung od. dgl. befestigt. Der Adaptor 44 weist einen sich eine Temperatur von ungefähr 843° C oder von seitlich erstreckenden Haltearm 56 auf, durch den 810 bis 870° C erzeugt, wobei die Faseranordnung in vertikaler Richtung ein Gewinde läuft, in welchem auf eine Temperatur erwärmt wird, die ungefähr der eine drehbar in einem festen Arm 60 gelagerte Spin- des Ofens entspricht. Um die Herstellung des Faserdel 58 läuft. Die Spindel 58 wird durch einen Rie- 25 _roh_res 42 einzuleiten, wird das herabhängende Ende menscheibenantrieb 62 od. dgl. angetrieben, der die der Anordnung von Fasern 30 durch die Ziehplatte Verbindung mit einem Elektromotor oder irgend- 52 in die Heizzone 80 gesenkt und bleibt dort eine einer anderen üblichen, nicht gezeigten Antriebsvor- ausreichende Zeit lang, damit die Fasern 30 vollrichtung herstellt. Eine Umdrehung der Spindel in ständig erweichen und miteinander verschmelzen, der richtigen Richtung bewirkt, daß die Anordnung 30 worauf das vollständig erweichte und zusammengevon Fasern 30 durch die Ziehplatte 52 und von dort schweißte Ende der Faseranordnung, das etwa so in die Heizzone eines Ofens 64 gesenkt wird. Die aussieht, wie es bei 82 (Fig. 3) gezeigt ist, abge-Ziehplatte ist mit einer Öffnung 66 versehen, die fangen und durch ein ringförmiges Futter od. dgl. etwas kleiner als der äußere Umfangsabschnitt des 84, indem es mit geeigneten Mitteln, wie beispiels-Adaptors44 ist, an dem die Fasern 30 so befestigt _{35 we}ise den Klemmschrauben 86, zusammengedrückt sind, daß, wenn sie durch die Öffnung 66 laufen, sie wird, nach unten gezogen wird. Um die in der Hitze aufeinanderzu nach innen mit einer nach innen ge- erweichte Faseranordnung, während sie in der Heizrichteten Kraft zu einem Berührungspunkt innerhalb _zone ist, abzufangen, braucht man nur eine Glasdes Ofens gedrückt werden. Dieser Berührungspunkt stange mit einer Schmelztemperatur, die ungefähr liegt an einer Stelle in dem Ofen 64, wo die Fasern 40 gleich der der Fasern 30 ist, durch das Futter 84 auf-30 erhitzt werden, jedoch noch nicht die Schmelz- _wärts mit dem durch Wärme erweichten Ende der temperatur erreicht haben und daher noch genügend Faseranordnung in Berührung zu bringen, und sofedern, um Kräfte aufeinander auszuüben und dabei bald die Abfangstange mit den Fasern 30 verschweißt eine feste rohrförmige Anordnung zu bilden, die ist, wird sie nach unten gezogen, wobei sie die Faserbeim Fortschreiten durch den Ofen starr und fest 45 anordnung in das Futter 84 einführt, in welches sie, zusammengeschweißt wird. wie man sehen kann, eingespannt wird, nachdem die

Eine Beeinflussung des Verhältnisses der öffnung Abfangstange von dem Ende 82 abgebrochen worden

66 zum Umfang des Faserbündels und die Stellung ist.

des Stöpsels oder Domes 46 gegenüber der Zieh- Das Verfahren zur Herstellung des verschweißten

platte 52 bestimmen die Lage des ersten Berührungs- 50 Faserrohres 42 wird dann fortgesetzt, indem mit

punktes der Fasern 30 innerhalb des Ofens 64. Der Hilfe der Schraubenspindel 58 die Anordnung von

Dorn 46, der einen Durchmesser besitzt, der unge- Fasern 30 mit einer bestimmten verhältnismäßig nied-

fähr gleich dem Durchmesser des Schulterabschnittes rigen Geschwindigkeit in die Heizzone 80 abgesenkt

48 des Adaptors 44 ist, drückt die Fasern nach außen wird, während gleichzeitig das Futter 84 mit einer

bis zu dem Punkt, an dem er (der Dom 46) oberhalb 55 etwas schneller eingestellten Geschwindigkeit abge-

der Ziehplatte 52 angeordnet ist. Auf diese Weise senkt wird. Das Futter wird von einer in Drehbewe-

wird eine verhältnismäßig scharfe Biegung der Fasern gung versetzten Schraubenspindel angetrieben, die in

30 hervorgerufen, wenn sie an dem Dorn 46 vorbei- ähnlicher Weise wie die Schraubenspindel 58 arbeitet,

laufen und in die Öffnung 66 in der Platte 52 ein- Die Differenz der Zuführungsgeschwindigkeiten, die

treten. Sobald die Fasern 30 innerhalb des Ofens 60 von den Schraubenspindeln 58 und 88 erzeugt wer-

miteinander in Berührung kommen, müssen sie die den, wird vorzugsweise so eingestellt, daß sie nur

Biegungsrichtung umkehren und nach unten weiter dazu ausreicht, auf die Faseranordnung einen leichten

geradeaus in fester Berührung miteinander weiter- Zieheffekt auszuüben, der das Zusammenpressen und

laufen, und es ist die Federwirkung der Fasern, die den Federdruck zwischen den Fasern unterstützt, so

eine komprimierende und festigende Kraft auf die 65 daß ein luft- oder vakuumdichter, fest zusammenge-

Anordnung ausübt, was einen festen und kräftigen schweißter Verbund zwischen jeder einzelnen Faser

Verbund gewährleistet. des sich dabei ergebenden verschweißten Faserrohres

Der Dorn 46 ist oberhalb der Ziehplatte 52 in 42 entsteht. Höhere Ziehgeschwindigkeiten würden

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jedoch den Durchmesser der Faserrohre verringern, und ein zugespitztes Rohr 42 kann gegebenenfalls dadurch hergestellt werden, daß man mit einer verhältnismäßig hohen Ziehgeschwindigkeit anfängt und die Ziehgeschwindigkeit nach und nach verringert oder umgekehrt verfährt. Andere stufenweise veränderliche Ziehgeschwindigkeiten können angewandt werden, um entsprechende verschieden ausgebildete rohrförmige Teile zu schaffen.

In Fig. 3 und 6 sind Rohre 42 mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt. Auf die gleiche Weise können jedoch auch hexagonale Rohre, wie sie in F i g. 15 mit dem Bezugszeichen 42' bezeichnet sind, geformt werden. Es kann aber auch jede andere gewünschte Form einfach dadurch hergestellt werden, daß ein entsprechender Adaptor 44, Dorn 46 und eine entsprechende Öffnung 66 in der Ziehplatte 52 vorgesehen wird, die die gewünschte hexagonale oder andere Form besitzen.

Das in Fig. 6 gezeigte Rohr 42 ist mit seinen senkrecht dazu abgeschnittenen Enden aus einer nach Fig. 3 gezogenen Faseranordnung hergestellt, wobei sowohl das Anfangsende 82 als' auch der ungebrauchte Abschnitt der Anordnung von Fasern in der Nähe des Adaptors 44, der nicht durch die Ziehplatte 52 laufen kann, abgeschnitten worden ist. Wenn eine sehr lange Faseranordnung bei der Vorrichtung nach F i g. 3 verwendet wird, um ein außerordentlich langes zusammengeschweißtes rohrförmiges Teil herzustellen, können mehrere Faserrohre, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind, aus dem sich dabei ergebenden rohrförmigen Teil geschnitten werden.

Bevor ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wird, das Faserkörper betrifft, die im Querschnitt relativ sind und unter Verwendung der obenerwähnten Faserrohre hergestellt werden, sollte noch erwähnt werden, daß die Faserrohre 42" oder 42'" (F i g. 16 und 17) ebenso wie das Rohr 42 in F i g. 6 auch durch ein anderes Verfahren, das in Fig. 16, 17 und 18 erläutert ist, hergestellt werden können. Dieses Verfahren verwendet Formen, die aus feuerfestem Material, wie beispielsweise Graphit oder irgendeinem anderen, allgemein bekannten feuerfesten Material bestehen, welches bei der Glasherstellung und Glasverformung verwendet wird, wobei dieses Material natürlich in Abmessungen und physikalischen Eigenschaften bei den Glasschmelztemperaturen im wesentlichen stabil sein muß.

Die Formen90 und 92 in Fig. 16 und 17 sind mit der Ausnahme, daß die Form 60 zur Herstellung von Faserrohren mit kreisförmigem Querschnitt verwendet wird, während die Form 92 zur Herstellung von Faserrohren mit hexagonalem Querschnitt, wie ihn das Rohr42' in Fig. 15 aufweist, dient, im wesentlichen einander gleich. Die Form 90 besteht aus einer oberen Hälfte 94 und einer unteren Hälfte 96 sowie einem Kern 98, wobei alle diese Teile aus feuerfestem Material hergestellt sind. In den entsprechenden Formhälften 94 und 96 sind halbkreisförmige Rinnen 100 und 102 in Längsrichtung vorgesehen, deren Krümmungsradien den äußeren radialen Abmessungen des darin herzustellenden Faserrohres entsprechen, und der zylindrische Kern 98 besitzt einen Durchmesser, der ungefähr gleich den gewünschten Innenabmessungen des Faserrohres ist, das in der Form 90 hergestellt werden soll. Die Dicke j5£j der Fasern 30, die das Faserrohr bilden sollen, bestimmt die Differenz in den Querschnittsabmessungen ^ zwischen den entsprechenden Rinnen 100,102 und dem Kern 98.

Bei der Herstellung des Faserrohres 42" werden die Fasern 30 in die Rinne 102 eingelegt, und der Kern wird darüber angeordnet, worauf weitere Fasern 30 dann so gelegt werden, daß sie den übrigen Teil des Kernes bedecken. Schließlich wird die obere Formhälfte auf die Fasern 30 aufgesetzt, um die Anordnung nach F i g. 16 zu vervollständigen. Die Formhälften 94 und 96 sind so konstruiert, daß zwischen ihnen ein geringer Zwischenraum 104 bleibt, der es ermöglicht, daß sich die obere Hälfte auf die Fasern niedersenkt und diese leicht zusammenpreßt, damit ein fest .zusammengeschweißter Verbund entsteht, wenn die Anordnung genügend erwärmt ist, so daß die Gläser der Faser 30 schmelzen und miteinander verschmelzen. Man sollte jedoch erwähnen^daß die Form 90 im übrigen auch aus mehr als zwei Teilen bestehen kann und daß sie auch während der Erhitzung ' mechanisch zusammengepreßt werden kann'.'"'

Die aus der Form90 uncf;den Fasern30 bestehende Anordnung wird in errfen Ofen 106 gebracht, damit die Fasern 30 mitemWndef*verschweißt" und ein zusammengeschweißtes''rönrförmiges Teil entsteht, das ähnlich wie das hVF^i'g. 6 dargestellte Rohr ist. . " . ''"^- .

Die Form 92 in Fig'.;17 entspricht in ihrer Wirkungsweise der Form .90, "tmcP äqs den Zeichnungen ergibt sich, daß sie zur Herstellung, von hexagonalen Faserrohren dient. Formeri^irizur Herstellung von Faserrohren mit anderem . <3uorschmtt als in den Zeichnungen dargestellt ist, werden dadurch gebildet, daß Rinnen 100 und 102 uriicf Kerne 98 mit entsprechend anderer Gestalt vorgesehen werden.

Das bereits erwähnte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft das Fülfen eines verschweißten Faserrohres 42 (Fig. 7), das nach einem der obenerwähnten Verfahren hergestellt ist, mit einer Vielzahl von Fasern 30', die vorzugsweise mit den Fasern 30 des fertigen Rohres 42 identisch sind. Die Fasern 30' können jedoch größer und dünner als die Fasern 30 sein. Sie können ferner aus Vielfach- oder Einzelfasern bestehen.

In jedem Falle werden die Fasern 30' so dicht wie möglich im wesentlichen parallel zueinander in das Rohr 42 gepackt. Sie können'eine solche Länge besitzen, daß sie das Rohr 42 vom einen Ende zum anderen vollständig füllen, oder können auch so angeordnet werden, wie es in F i g. 7 und 8 gezeigt ist, wobei an dem einen Ende ein ungefüllter Zwischenraum 108 bleibt. Im letzteren Fall wird das offene Ende des Rohres mit einem Abschlußstück od. dgl. 110 verschlossen, durch das sich eine Unterdruckleitung 112 erstreckt. Im ersteren Falle, bei dem das Rohr 42 vollständig mit den Fasern 30' gefüllt ist, wird das Rohr 42 in eine Halterung 114 eingespannt, die eine Verbindung mit der dort hinführenden Unterdruckleitung 116 herstellt. Ein Epoxyharz 118 od. dgl. kann zur Abdichtung und Befestigung der Halterung 114 an dem Faserrohr 42 dienen.

Die Anordnung aus dem Faserrohr 42 und den Fasern 30', deren eines Ende abgedichtet und mit einer innen hindurchführenden Unterdruckleitung 112 oder 116 verbunden ist und deren anderes Ende in der Flamme zugeschmolzen (wie bei einem Probierrohr) oder auf andere Weise durch Wärmezufuhr abgedichtet ist, wird dann nahe an seinem oberen

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verschweißten Ende in einen Haltearm 120 so ein- Fasern 30' und jener Fasern 30, die seinen Aufbau

gespannt, daß es von dort herabhängt. Durch den bilden. Der Körper 132 ist fest und über die gesamte

Arm 120 erstreckt sich eine vertikal angeordnete Länge und Breite zusammengeschweißt.

Spindel 122, die in einem festen Tragarm 124 ge- Es sollte aber hervorgehoben werden, daß die

lagert ist. Die Spindel 122 wird durch einen Riemen- 5 obenerwähnte Querschnittsverringerung von 20 :1

Scheibenantrieb 126 angetrieben, der bewirkt, daß nur zur Erläuterung erwähnt wurde, d.h. daß die

die Schraubenspindel 122 den Arm 120 durchläuft Querschnittsverringerung vom Ausgangsrohr und der

und daß die Anordnung aus dem Faserrohr 42 und Faseranordnung zu dem Körper 132 größer oder

den Fasern 30' durch die Heizzone 128 eines Ofens kleiner als 20:1 sein kann und daß tatsächlich nur

130 herabgeführt werden, der ähnlich wie der oben io eine geringe Querschnittsverringerung, die ausreicht,

beschriebene Ofen 64 ausgebildet ist. um die Fasern 30' fest zusammenzudrücken, vorge-

Die Temperatur in der Heizzone 128 wird so ein- sehen sein kann. In einem solchen Falle brauchte

gestellt, daß sie genügt, die dort hindurchgeleitete die Ausgangsanordnung aus dem Rohr 42 und den

Faseranordnung auf Schmelz- und Ziehtemperatur Fasern 30' tatsächlich nicht gezogen zu werden, wenn

zu erwärmen. Für die Fasern 30 und 30', die mit den 15 im Innern ein Unterdruck erzeugt wird, der aus-

oben gegebenen Glasbeispielen hergestellt sind, ist reicht, um das Faserrohr vollständig zusammenzu-

eine Temperatur von 840° C geeignet. Das herab- drücken und die Fasern 30' aneinanderzupressen,

hängende Ende der Faseranordnung wird dann in die während die Anordnung durch die Heizzone 128

Heizzone 128 herabgesenkt, und wenn es in der läuft. Die Anordnung kann aber auch nur so .weit

Wärme vollständig erweicht ist, wird es abgefangen 20 gezogen werden, 'daß eine vollständige Verschwei-

und in der gleichen Weise heruntergezogen, wie dieses ßung sichergestellt ist, ohne daß daibei eine beträcht-

bei der Herstellung des Faserrohres 42 oben be- liehe Querschnittsverminderung der einzelnen Fasern

schrieben worden ist. Gleichzeitig wird mittels einer 30 oder 30' erfolgt.

geeigneten Unterdruckpumpe oder einer sogenannten Der zusammengeschweißte Faserkörper 132 kann

Vakuumpumpe, die nicht näher dargestellt ist, in der 25 senkrecht dazu in verhältnismäßig kurze vorbe-

Leitung 112 ein Unterdruck erzeugt. Auf Grund der stimmte Längen geschnitten werden, die dann, wie

Tatsache, daß das Faserrohr 42 so hergestellt ist, daß in Fig. 12 gezeigt, aneinandergesetzt und unter Zu-

es, wie bereits erwähnt, vakuumdichte Seitenwände fuhr von Hitze und Druck zusammengeschweißt

besitzt, bewirkt ein innerhalb des Rohres 42 erzeug- werden, um eine große Energieleitungsplatte 134 zu

tes Vakuum, daß der Abschnitt des Rohres, der in 30 bilden (Fig. 13). Die Platte 134 kann, wie in

der Hitze der Heizzone 128 erweicht. ist, sich zu- Fig. 14 gezeigt ist, als die bildaufnehmende und

sammenzieht und dabei die Fasern 30' zusammen- bildübertragene Fläche einer Kathodenstrahlröhre

preßt, während gleichzeitig durch den Unterdruck 136 verwendet werden. Die Körper 132 können je-

Luft und Gase aus den Zwischenräumen zwischen doch auch für eine Unzahl anderer Zwecke sowohl

den Fasern 30 entfernt werden, so daß ein sauberer, 35 einzeln als auch zusammengesetzt, wie in Fig. 13

im wesentlichen blasenfreier Schweißverbund zwi- gezeigt, verwendet werden.

sehen den einzelnen Teilen in dem nun kurz be- Besonders hervorgehoben werden sollte, daß die

schriebenen Faserkörper entsteht. Ein Unterdruck, Körper 132 nur aus energieleitenden Fasern hergestellt

durch den der Druck innerhalb des Faserrohres auf sind und daß, obwohl die Fasern 30' von einem rohr-

zumindest eine halbe Atmosphäre herabgesetzt wird, 40 förmigen Mantel umgeben sind, dieser rohrförmige

ist besonders vorteilhaft. Mantel anders wie bei üblichen Faseranordnungen

Wenn die Faseranordnung abgefangen und die dieser Art vollständig aus energieleitenden Fasern zuUnterdruckleitung in Betrieb ist, wird die Faseran- sammengesetzt und somit in gleicher Weise fähig ist, Ordnung verhältnismäßig langsam durch die Heizzone Energie weiterzuleiten, wie jeder andere Teil des 128 herabgesenkt, wobei das herabhängende Ende 45 Körpers 132. Weiterhin leitet, wenn eine große Anmit einer etwas schnelleren, zuvor eingestellten Ge- zahl von Körpern 132 Seite an Seite aneinanderschwindigkeit herabgezogen wird, um den sich dabei gesetzt sind, der sich dabei ergebende plattenähnliche ergebenden zusammengeschweißten Faserkörper 132 Aufbau die Energie über die gesamte Fläche gleich-(s. Fig. 11) auf den gewünschten Querschnitt zu förmig und ohne irgendwelche nichtleitende Begrenbringen. 50 zung zwischen den aneinander befestigten Körpern

Ein Faserrohr 42, das ursprünglich 5 cm Durch- weiter.

messer besaß und das selbst aus Fasern 30 gebildet Aus Fig. 19 und 20 kann man sehen, daß der verist, die jeweils einen Durchmesser von ungefähr jungte Faserkörper 132 aus dem Faserrohr 42 und 0,025 cm besitzen und das mit Fasern 30' von im den Fasern 30' einfach durch eine gesteuerte Verwesentlichen der gleichen Form gefüllt ist, wird bei- 55 änderung der Geschwindigkeit, mit der die Anordspielsweise mit einer Geschwindigkeit gezogen, die nung gezogen wird, hergestellt wird, um den langvierhundertmal größer ist als die, mit der es in den gestreckten zusammengeschweißten Körper 138 zu Ofen 130 gesenkt wird, um an dem gezogenen Kör- bilden, der anschließend ungefähr bei den Linien 140 per 132 eine Querschnittsverringerung von ungefähr senkrecht abgeschnitten wird, um die Körper 132' zu 20:1 zu erreichen. Dabei würde das einzelne EIe- 6o ergeben. Wiederum sollte darauf hingewiesen werden, ment oder die Fasergröße über den ganzen Quer- daß die Form der Anordnung aus dem Faserrohr 42 schnitt ungefähr 0,0013 cm und der Durchmesser und den Fasern 30' nicht kreisförmig zu sein braucht, des Körpers selbst ungefähr 0,25 cm betragen. Wie Beispielsweise kann die Anordnung hexagonal sein, man aus dem stark vergrößerten Querschnitt in woraus sich hexagonale Körper 132 ergeben würden, Fig. 11 sehen kann, besteht der ganze Körper 132 65 nachdem die Anordnung gezogen und geschnitten nur aus einzelnen lichtleitenden Fasern und leitet da- worden ist, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. In Fig. 21 her über seine gesamte Länge und über seinen ge- ist ein solcher verjüngter hexagonaler Körper 132" samten Querschnitt Licht durch alle Kernteile der gezeigt.

Diese verjüngten Körper 132' und 132" würden, wenn sie in der bei Fig. 12 und 13 beschriebenen Weise zusammengesetzt werden, einen verjüngten plattenähnlichen Aufbau 142 (F i g. 22) liefern. Die Platte 142 kann, wie F i g. 22 zeigt, als energieleitende Fläche einer Kathodenstrahlröhre verwendet werden.

Eine Anzahl von Faserrohren 44 mit verschiedenen Größen kann auch, wie Fig. 23 zeigt, teleskopisch aneinandergesetzt und miteinander verschweißt werden, wenn eine energieleitende Anordnung aus Fasern geschaffen werden soll, die einen Querschnitt von Fasern zeigt, welche in konzentrischen Mustern angeordnet sind.

Weiterhin sollte erwähnt werden, daß die oben zur Erläuterung gegebenen Temperaturen abgewandelt werden können, zumal es dem Fachmann bekannt ist, daß Faserschmelztemperaturen von unter 540° C bis über 870° C vorkommen können. Ferner wurden die Schweiß- und Ziehtemperaturen in bezug auf die Eigenschaften der einzelnen zu verschmelzenden Gläser geeignet gewählt, wobei auch der auf das Glas durch den Unterdruck oder das Vakuum und/oder das Ziehen ausgeübten Druck berücksichtigt werden sollte. Allgemein kann die Verschmelzung von in der Hitze erweichenden Glasteilen bei niedrigeren Temperaturen ausgeführt werden, wenn ein Druck ausgeübt wird, der die Glasteile aneinanderdrückt, während für die gleichen Glasteile bei einer Verschmelzung ohne Druck höhere Temperaturen erforderlich sind. Während sich die obengenannten Schweiß- und Ziehtemperaturen insbesondere auf die hier erwähnten Glassorten unter den sich bei dem Verfahren nach der Erfindung ergebenden Verhältnissen beziehen, können selbstverständlich auch andere Gläser verwendet werden, wobei unter diesen Umständen höhere oder niedrigere Temperaturen entsprechend den bekannten Eigenschaften dieser Gläser erforderlich sind. Technische Informationen, die die Erweichungs-, Schmelz- und Anlaßtemperaturen von allen üblichen Gläsern angeben, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind allgemein erhältlich. Daher sind die verschiedenen Temperaturen für alle bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeigneten Gläser hier nicht näher aufgeführt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einer Vielzahl von energieleitenden Fasern, die zur weitgehenden Verhinderung eines Energieverlustes mit einer Umhüllung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern am oberen und unteren Ende längs eines Zylindermantels auf- bzw. eingespannt werden und, vorzugsweise unter Führung durch einen in Richtung der Zylinderachse angeordneten Dorn, unter Ziehen durch eine Heizzone geführt werden, in der sie zu einem Hohlzylinder aus parallelen energieleitenden Fasern verschweißt werden.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern parallel zueinander in Richtung der Erzeugenden des Zylindermantels um einen Kern in einer Form angeordnet werden, in der sie unter Wärme- und gegebenenfalls Druckzufuhr zu einem Hohlzylinder aus parallelen energieleitenden Fasern verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder mit weiteren energieleitenden Fasern gefüllt wird, die zur Herstellung eines Bündels unter Druckzufuhr und/oder Ziehen zu einem Bündel miteinander verschweißt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen