DE2653836B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen optischer Fasern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen optischer FasernInfo
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Description
55
Optische Fasern müssen, um breitbanjjige Übertragung
bei niedrigen Übertragungsverlusten zu gestatten, insbesondere einen sehr gleichförmigen Aderdurchmesser
haben. Die Gleichförmigkeit des Aderdurchmessers t>o
hängt von den Bedingungen beim Ziehen der optischen Faser ab. Insbesondere führen Schwankungen der
Schmelztemperatur zu Ungleichförmigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von in
ihren Eigenschaften möglichst gleichförmigen optischen Fasern anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Der danach vorgesehene, den Rohling
umgebende Gasvorhang bewirkt eine Stabilisierung der Temperatur im Schmelzbereich des Rohlings und
verhindert eine Abhängigkeit und Beeinflussung des Schmelz- und Ziehvorgangs von den Bedingungen der
Umgebung.
Eine noch bessere Stabilisierung der Temperaturverhältnisse wird gemäß der vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung nach Patentanspruch 2 erreicht In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach den
Patentansprüchen 3 und 4 wird eine noch höhere Gleichförmigkeit des Aderdurchmessers erzielt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Patentanspruch
5 angegeben, vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung finden sich in den Patentansprüchen
6 bis 10.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. la, 2a und 3a Aufsichten auf drei verschiedene
Ausgestaltungen von Gasvorhanggeräten,
F i g. Ib, 2b und 3b Querschnitte durch die Ausführungsformen
nach Fig. la,2abzw.3a,
F i g. 3c eine.Unteransicht der Ausführungsform nach
F i g. 3a und 3b,
Fi j. 4 bis 9 verschiedene Ausführungsformen von
Vorrichtungen zum Ziehen optischer Fasern mit zugehörigen Regeleinrichtungen und
Fig. 10 eine elektrische Schaltung für die Regeleinrichtung
nach F i g. 9.
Gemäß Fig. 1 a bis 3c bestehen die Gasvorhanggeräte vorzugsweise aus einem hochhitzebeständigen
Material, wie zum Beispiel Quarzglas, Glas mit hohem Silikaanteil, Keramik oder rostfreiem Stahl. Im folgenden
soll die Verwendung von Quarzglas erläutert werden. Mit 10 ist ein ringförmiges Rohr bezeichnet, das
auf seiner Innenseite 8 bis 16 Löcher 12 mit etwa 2 mm Durchmesser aufweist. Der Innendurchmesser φ des
Rings ist um so viel größer gewählt als der Außendurchmesser eines Rohlings, daß dieser in keinem
Fall berührt. Radiale, gestrichelte Linien auf der Oberseite und der Unterseite der jeweiligen Ausführungsform
bezeichnen die Stellung der Löcher.
Mit 11 ist eine Gasleitung bezeichnet. Das über die Gasleitung 11 zugeführte Gas wird im wesentlichen
gleichförmig durch die Löcher 12 gegen den Außenumfang des Rohlings und der optischen Faser geblasen. Die
größe der Löcher 12 kann beliebig gewählt sein, sofern das Gas im wesentlichen gleichförmig gegen die
äußeren Umfangsflächen des Rohlings und der optischen Faser geblasen wird. Die Löcher können
dementsprechend auch durch Schlitze ersetzt sein. Weiterhin können die Löcher so angeordnet sein, daß
das Gas vom oberen Teil des ringförmigen Rohrs 10 nach unten und/oder vom unteren Teil des ringförmigen
Teiis 10 nach oben ausgeblasen wird. Im Gasvorhanggerät nach Fig.3 ist der Durchmesser eines Lochs 17 in
der oberen Oberfläche etwas größer gewählt als der Außendurchmesser des Rohlings, während der Innendurchmesser
des Rings 17' in der unteren Fläche noch größer ist, so daß der größere Teil des Gases nach unten
strömt.
Fig. 4 zeigt eine erläuternde Darstellung der Konstruktion eines Ausführungsbeispiels einer Ziehmaschine.
Ein Rohling 1 mit einem Außendurchmesser D wird mit konstanter Geschwindigkeit vp einem von einer
Heizquelle 2 beheizten Heizrohr 3 zugeführt. Das aufgeheizte und geschmolzene eine Ende des Rohlings 1
wird ausgezogen und auf einer Trommel 6 aufgewickelt. Ein von einer Motorsteuerung 8 geregelter (nicht
gezeigter) Motor treibt die Trommel 6 an. Die mit konstanter Geschwindigkeit Vf aufgezogene optische
Faser 9 wird so aufgenommen, daß ein vorbestimmter Wert d ihres Außendurchmessers eingehalten wird.
Der Aderdurchmesser der optischen Faser 9 wird von einem Detektor 4 erfaßt und von einer Durchmessermeßeinrichtung
5 angezeigt. Sofern Schwankungen des Aderdurchmessers der optischen Faser 9 auftreten, wird
der Aderdurchmesser über ein analoges Ausgangssignal der Durchmesser-Meßeinrichtung 5 geregelt. Das
Ausgangssignal wird an eine Steuerschaltung 7 abgegeben, in der es mit einer dem vorbestimmten Aderdurchmesser
entsprechenden Bezugsspannung verglichen wird. Das sich ergebende Ausgangssignal der Steuerschaltung
7 wird auf die Motorsteuerung 8 zurückgekoppelt, die die Aufnahmegeschwindigkeit vy der
Trommel 6 ändert.
Das Gasvorhanggerät dieser Ausführungsform ist lediglich oberhalb des Heizrohrs 3 vorgesehen. Die
Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11 des Gasvorhanggeräts zugeführten Gases ist so
gewählt, daß eine von unten her in das Heizrohr 3 eintretende Luftströmung 13 unterdrückt wird. Ein Teil
des aus den Löchern des Gasvorhanggeräts ausgeblase- ' nen Gases tritt, wie durch Pfeile 14' dargestellt, nach
oben hin aus, während der andere Teil, wie durch Pfeile 14 dargestellt, innerhalb des Heizrohrs 3 nach unten
strömt. Wird die Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11 des Gasvorhanggeräts zugeführten
Gases erhöht, so kann das Ausmaß der Unterdrückung des innerhalb des Heizrohrs 3 nach oben geblasenen
Luftstroms 13 erhöht und die Temperaturverteilung in Längsrichtung des Heizrichtung des Heizrohrs 3
abgestuft nach unten verschoben werden.
Messungen, deren Ergebnisse in den Fig. 11 bis 14 der deutschen Offenlegungsschrift 26 53 836 im einzelnen
dargestellt sind, zeigen, daß eine Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases die Durchmesserschwankungen
ein wenig vergrößert. Diese Tatsache kann so gedeutet werden, daß die Menge des innerhalb
des Heizrohrs 3 nach unten strömenden Gases größer wird als der nach oben geblasene Luftstrom, was
umgekehrt zu Schwankungen der Schmelztemperatur führt. Auf jeden Fall sind jedoch die erhaltenen
Ergebnisse offensichtlich besser als die Ergebnisse bei herkömmlichen Faserziehmaschinen. Darüber hinaus
wurde sichergestellt, daß die Schwankungen des Aderdurchmessers von optischen Fasern unabhängig
von Störungen, wie z. B. der Vibration des Rohlings aufgrund seiner Berührung mit der Abdeckung oder
Änderungen im Luftstrom, stets klein bleiben.
Neben einer Verringerung der Schwankungen des Aderdurchmessers hat die Faserziehmaschine den
Vorteil, daß sie durch besonders gut zur Regelung des Aderdurchmessers eignet. Schwankungen des Durchmessers
lassen sich unterhalb ± 1 % halten.
F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Maschine zum Ziehen optischer Fasern, bei der oberhalb und
unterhalb des Heizrohrs 3 Gasvorhanggeräte 15 bzw. 15' angeordnet sind. In diesem Fall wird, wie auch aus
der Erläuterung des obigen Ausführungsbeispiels folgt, die Differenz zwischen der Strömungsgeschwindigkeit
des über die Gasleitung 1! des oberen Gasvorhanggeräts 15 zugeführten, nach unten strömenden Gases und
der Strömungsgeschwindigkeit des über die Gasleitung 11' des unteren Gasvorhanggeräts 15' zugeführten, nach
oben abströmenden Gases so gewählt, daß sie gleich oder größer als die Strömungsgeschwindigkeit des von
umen in das Heizrohr 3 eingeblasenen Luftstroms wird. Auf diese Weise können Schwankungen der Schmelztemperatur
aufgrund von Änderungen des Luftstroms verhindert werden. Dementsprechend hergestellte optische
Fasern haben kleinere Schwankungen des Aderdurchmessers.
Als zusätzlichen Effekt der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Ziehmaschinen soll folgender
Gesichtspunkte hervorgehoben werden. Bisher wurde als Heizrohr ein Aluminiumrohr (z. B. aus Al-23)
verwendet, das nach etwa zehnmaligem Gebrauch beschädigt war und ersetzt wurde. Es hat sich gezeigt,
daß die Lebensdauer bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gasvorhanggeräts fast verdoppelt wurde.
Messungen, die mit der Vorrichtung nach F i g. 5 durchgeführt wurden, sind anhand von Fig. 16 und 17
der Offenlegungsschrift 26 53 836 erläutert.
Fig.6 zeigt schematisch den Aufbau einer weiteren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine zum Ziehen optischer Fasern. In dieser Ausführungsform wird die Zuführgeschwindigkeit vp eines Rohlings
21 zu einem Heizrohr 23 und die Aufnahmegeschwindigkeit Vf einer Trommel 26 konstant gehalten. In ein
oberhalb des Heizrohrs 23 angeordnetes Gasvorhanggerät 30 fließt in Richtung eines Pfeils 33 ein Gas, z. B.
ein Inertgas oder oxidierendes Gas, etwa Ar, N, O2 und
CO2, oder ein oxidierendes Gas, das zur Bildung eines
Glasfilms ein reagierendes Gas enthält. Das Gas strömt in Richtung der Pfeile 33' und 33" oder lediglich in
Richtung des Pfeils 33' ab. Die Strömungsgeschwindigkeit des in Richtung des Pfeils 33' fließenden Gases wird
auf einen zur Unterdrückung des von der Unterseite des Heizrohrs 23 nach oben fließenden Luftstroms ausreichenden
Wert eingestellt. Der Luftstrom beträgt weniger als 6 l/min. Bei einer derartigen Einstellung
wird, wenn die Schwankungen des Außendurchmessers des Rohlings 21 innerhalb ±1% liegen, ein Schwankungsverlauf
des Aderdurchmessers erhalten, wie er in Fig. 19 der Offenlegungsschrift 26 53 836 dargestellt ist.
Es kann also eine optische Faser 29 hergestellt werden, die im wesentlichen frei von Durchmesserschwankungen
ist.
Im folgenden soll eine Steuerung erläutert werden, die die Herstellung von optischen Fasern mit gleichförmigem
Durchmesser erlaubt, wenn der Aderdurchmesser der optischen Faser aufgrund von Änderungen
± Δ D0Zo des Außendurchmessers des Rohlings um
± Ad0Zo schwankt. Der Aderdurchmesser der optischen
Faser 29 wird zunächst von einem Detektor 24 erfaßt. Der erfaßte Aderdurchmesser wird mittels einer
Durchmessereinrichtung 25 in eine Spannung (oder einen Strom) umgewandelt, und das Ausgangssignal
wird einer Steuerschaltung 27 zugeführt. Nachfolgend wird es mit einer Bezugsspannung für Δά=0 verglichen.
Wenn der Aderdurchmesser der optischen Faser von diesem Bezugswert abweicht, betätigt ein Ausgangssignal
der Steuerschaltung 27 eine Ventil-Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32, die die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases steuert. Die Steuerung erfolgt derart, daß die Strömungsgeschwindigkeit des durch einen Strömungsmesser
31 tretenden Gases abnimmt, wenn der Aderdurchmesser der optischen Faser kleiner ist als der
Bezugswert. Ist der Aderdurchmesser umgekehrt größer, so wird die Strömungsgeschwindigkeit erhöht.
Wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases geändert, so ändert sich nachfolgend der Aderdurchmesser
der optischen Faser und kehrt daraufhin allmählich zu seinem ursprünglichen stetigen Wert
zurück. Mit Hilfe der Erfindung wird der Aderdurchmesser in der Weise konstant gehalten, daß nach
Erfassen von Durchmesserschwankungen der optischen Faser die nachfolgende Änderung des Aderdurchmessers
wie obenstehend erläutert durch Ändern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases erfolgt, wodurch
die Durchmesserschwankungen ausgeglichen werden. Nachfolgend soll das Prinzip der Durchmessersteuerung
in der vorliegenden Ausführungsform qualitativ erläutert werden.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des in F i g. 6 mit dem Pfeil 33 bezeichneten, in das Gasvorhanggerät
30 einströmenden Gases zunimmt, so verschiebt sich die Temperaturverteilung im Heizrohr 23 nach unten.
Umgekehrt verschiebt sich die Temperaturverteilung im Heizrohr 23 nach oben, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases abnimmt. Sobald sich die Temperaturverteilung im Heizrohr während des Ziehvorgangs
nach unten oder nach oben verschiebt, ändern sich die Viskosität η und die Elastizitätskonstanten (E:
Youngscher Modul, γ: Poissonsches Verhältnis) des erhitzten und geschmolzenen Glasteils beim Verformen
des Rohlings zur optischen Faser. Selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit des Rohlings und die Aufnahmegeschwindigkeit
der optischen Faser konstant sind, ändert sich aus diesem Grund die Verformungsgeschwindigkeit,
mit der der Rohling in die optische Faser umgeformt wird, zeitlich. Damit kann sich nachfolgend
auch die Form des deformierten Teils ändern. Der Aderdurchmesser der optischen Faser kann dementsprechend
durch Erzeugen von Übergangsänderungen so gesteuert werden, daß Durchmesserschwankungen
eliminiert werden.
Bei Anwendung der Maxwellschen Viskositäts-Elastizitäts-Theorie (Phil. Trans. Roy. Soc. London, 157, 1867,
49) ergibt sich für die Verformungsgeschwindigkeit des Rohlings zur optischen Faser folgende Gleichung:
dS
df ''
Hierbei bedeutet:
PA +
2 (\_+r) dPA
E~ ~ dt
S: Verformungswert,
A: Querschnittsfläche des Rohlings,
P: die auf die optische Faser beim Ziehen ausgeübte Spannung.
A: Querschnittsfläche des Rohlings,
P: die auf die optische Faser beim Ziehen ausgeübte Spannung.
Gleichung 1 zeigt, daß die bekannten Systeme zur Steuerung des Aderdurchmessers der optischen Faser
durch Ändern der Aufnahmegeschwindigkeit der Trommel den gewünschten Aderdurchmesser d durch
Ändern der Aufnahmcgschwindigkcit Vr einhalten, da
für den stetigen Zustand folgende Beziehung gilt:
Unter dem Gesichtspunkt des Übergangs wird der Aderdurchmesscr durch Ändern der Zugfestigkeit Pund
damit durch Ändern der Deformationsgeschwindigkeit, d. h. der Übergangsform, in der der Rohling zur
optischen Faser wird, geregelt wird. Im Gegensatz hierzu ist das hier beschriebene Steuersystem dadurch
gekennzeichnet, daß der Aderdurchmesser durch Andern von η, E und v, wie vorstehend erläutert,
geregelt wird.
In der Ausführungsform nach Fig.7 wird der Aderdurchmesser der optischen Faser derart geregelt, daß oberhalb und unterhalb des Heizrohrs 23 Gasvorhanggeräte angeordnet sind, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des den Gasvorhanggeräten zugeführten Gases so geändert wird, daß die Bedingungen unter
In der Ausführungsform nach Fig.7 wird der Aderdurchmesser der optischen Faser derart geregelt, daß oberhalb und unterhalb des Heizrohrs 23 Gasvorhanggeräte angeordnet sind, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des den Gasvorhanggeräten zugeführten Gases so geändert wird, daß die Bedingungen unter
κι denen der Luftstrom nach oben blasen kann, sowie die Änderungen des Luftstroms ausreichend unterdrückt
werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des durch einen Pfeil 34 dargestellten, dem unteren Gasvorhanggerät
30' zugeführten Gases ist so gewählt, daß das Gas in
ij Richtung der Pfeile 34' und 34" oder lediglich in
Richtung der des Pfeils 34' ausfließen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit des in Richtung 34' ausströmenden
Gases ist auf einen Wert eingestellt, der zur Unterdrückung des von der Unterseite des Heizrohrs 23
nach oben geblasenen Luftstroms ausreicht.
Die Steuerung des Durchmessers der optischen Faser dieser Maschine erfolgt nach 2 Methoden. In einer
ersten Methode wird die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät 30' entsprechend dem Pfeil 34
2"> zugeführten Gases konstant gehalten, während ein
Ausgangssignal einer Steuerschaltung 27, wie bei a dargestellt, zu einer Ventil-Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung
32 zurückgeführt wird. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des dem Gasvorhanggerät
30 zugeführten Gases geändert und der Durchmesser der optischen Faser geregelt. Nach der anderen
Methode wird umgekehrt die Strömungsgeschwindigkeit des zum Gasvorhanggerät 30 geführten Gases
konstant gehalten, während das Ausgangssignal der Steuerschaltung auf eine Ventil-Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung
32' rückgekoppelt wird. Dies ist durch eine gestrichelte Linie b dargestellt. Bei dieser Methode wird
die Strömungsgeschwindigkeit des in das Gasvorhanggerät 30' einströmenden Gases geändert.
Die mit den Vorrichtungen nach Fig.6 und 7 erzielten Ergebnisse sind im einzelnen anhand der
Fig. 21 bis 27 der Offenlegungsschrift 26 53 836 erläutert.
Die Durchmesserschwankungen der optischen Fasern erreichen in Fällen, in denen die Änderung des
Außendurchmessers des Rohlings ±2 bis ±4% betragen, +8% bis 32%, wenn der Ziehvorgang ohne
Steuerung der Änderungen des Außendurchmessers durchgeführt wird. Sofern die Schwankungen des
Aderdurchmessers durch das vorstehend erläuterte Durchmessersteuerverfahren geregelt werden, muß die
Strömungsgeschwindigkeit des dem Heizrohr zugeführten Gases um nicht mehr als etwa ±200 l/h geändert
werden. Die zuerst einzustellende Strömungsgeschwindigkeit F des Gases am Strömungsmesser 31 muß
deshalb einen Änderungsbereich der Strömungsgeschwindigkeit des Gases von ±200 l/h enthalten, der
zur Steuerung von Durchmesserschwankungen aufgrund Änderungen des Außendurchmessers des RoIi-
Wi lings erforderlich ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des
Gases muß außerdem zur Unterdrückung der von Störungen hervorgerufenen Durchmesserschwankungen
ausreichen. Soll jedoch die Gasströmung durch den Strömungsmesser 31 um etwa ± 200 l/h mit Hilfe der die
h1; Strömungsgeschwindigkeit des Gases steuernden Ventil-Öffnungs-
und -Schließ-Einrichtung 32 bei einer derartig großen strömenden Gasmenge geändert
werden, so ist eine hochgenauc Regelung der Strö-
mungsgeschwindigkeit des Gases schwierig. Für eine hochgenaue Regelung nach diesem Verfahren muß die
Ventil-Öffnungs- und -Schließeinrichtung 32 einen Präzisionsmechanismus aufweisen, der eine Feinjustierung
der Strömungsgeschwindigkeit über einen weiten Strömungsgeschwindigkeitsbereich zuläßt. Dies ist
äußerst kostspielig. In Fällen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit F des Strömungsmessers 31 zuerst
fälschlicherweise auf einen Wert eingestellt wurde, der geringfügig größer als der zur Steuerung der vorstehend
erläuterten Strömungsgeschwindigkeit des Gases (200 l/h) erforderliche Wert ist, existiert ein Zustand bei
dem die Menge des durch den Strömungsmesser 31 tretenden Gases gering und dicht bei 0 ist. In einem
derartigen Zustand können von Störungen hervorgerufene Durchmesserschwankungen nicht unterdrückt
werden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases Null ist, nehmen dementsprechend Durchmesserschwankungen
aufgrund von Störungen zu. Diese Durchmesserschwankungen können jedoch nur schwer
entstehen, wenn Änderungen des Luftstroms im Heizrohr unterdrückt und bei zunehmender Gasgeschwindigkeit
im Inneren des Heizrohrs ein laminarer Strömungszustand aufrechterhalten wird. Wenn die
Strömungsgeschwindigkeit F des Gases zunächst aufgrund des Ergebnisses der Durchmesserregelung
irrtümlich zu klein eingestellt wurde, können Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen entstehen.
Damit können Schwierigkeiten bei einer hochexakten Regelung und bei der Herstellung eines gleichförmigen
Aderdurchmessers auftreten. In der nachstehend erläuterten Maschine zum Ziehen optischer Fasern werden
die obenerwähnten Probleme vermieden; mit ihrer Hilfe können optische Fasern mit gleichmäßigen und hoher
Präzision geregeltem Durchmesser zuverlässig hergestellt werden.
Wie in Fig.8 dargestellt ist, wird beim Ziehvorgang
Gas mit festgelegter Strömungsgeschwindigkeit (vorzugsweise mehr als etwa 500 l/h) bei 57 über einen
Strömungsmesser 56 sowie einem Gasmischer 55 einem Gasvorhanggerät 50 zugeführt. Hierdurch werden
Schwankungen der Schmelztemperatur aufgrund von Unzulänglichkeiten der Rohlingsstruktur und von
äußeren Störungen vermieden. Dem Gasvorhanggerät 50 wird darüber hinaus bei 53 eine geregelte
Gasströmung (die nach Fig.24 zu bestimmen ist) in einem zur Regelung von Durchmesserschwankungen
der optischen Faser aufgrund von Außendurchmesseränderungen des Rohlings ausreichendem Maß zugeführt.
Die Gasströmung wird hierbei über eine die Strömungsgeschwindigkeit steuernde Ventil-Öffnungsund
-Schließ-Einrichtung 52, einen Strömungsmesser 51 und dem Gasmischer 55 dem Gasvorhanggerät 50
zugeführt. Ein von einem Detektor 44 erfaßtes Signal wird über eine Durchmesser-Meßeinrichtung 45 sowie
eine Steuerschaltung 47 auf die Einrichtung 52 zurückgekoppelt. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit
des durch den Strömungsmesser 51 fließenden Gasstroms geändert und der Aderdurchmesscr
geregelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das dem Gasvorhanggeräl 50 zugeführtc
Gas parallel aufgeteilt. Die Durchsatzmengen in den aufgeteilten Strömen können somit so klein wie möglich
gehalten werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases kann somit mit höherer Genauigkeit geregelt
werden, was zu optischen Fasern mit gleichförmigem Aderdurchmesser führt. Die Erfindung ist jedoch in
dieser Beziehung nicht auf das Ausführungsbeispiel nach F i g. 28 beschränkt. Beispielsweise muß die Anzahl
der in dem Gasmischer 55 zuströmenden Gasanteile nicht 2 betragen, sondern es können auch drei und mehr
sein. Mit Hilfe dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung können Durchmesserschwankungen aufgrund von
Störungen beinahe vollkommen durch die Strömungsgeschwindigkeit des bei 57 zugeführten Gases unterdrückt
werden. Die Aufgabe der Aderdurchmesserregelung bleibt somit lediglich auf Schwankungen des
Aderdurchmessers beschränkt, die sich aus den Änderungen des Außendurchmessers des Rohlings ergeben.
Der Bereich, Innerhalb dem die Ventil-Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 52 die Strömungsgeschwindigkeit
steuern kann, kann somit enger als im Fall der Fig. 18 gehalten werden, womit auch die Genauigkeit der
Regelung der Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.
In Fig.9 bezeichnet 58 ein Untersetzungsgetriebe, das mit einer Öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 52 für
ein die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases steuerndes Ventil kombiniert ist. Die Zahl 59 bezeichnet einen
Gleichstrommotor, dessen Abtriebswelle mit dem Untersetzungsgetriebe 58 gekuppelt ist. Mit 60 ist eine
Steuerschaltung bezeichnet, die einen Bezugsspannungs-Generatorkreis 61 sowie eine Komparatorschaltung
62 enthält. Die Komparatorschaltung 62 vergleicht eine vom Generatorkreis 61 abgegebene Bezugsspannung
mit einem analogen Ausgangssignal einer Durchmesser-Meßeinrichtung 45. Wird aufgrund des
Vergleichs ein Fehlersignal erzeugt, so wird dies verstärkt und treibt den Gleichstrommotor 59 an. Die
Zahl 63 bezeichnet ein Aufzeichnungsgerät.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 60 in Fig.9. Diese Steuerschaltung kann
ebenso bei den in den Fig. 18 und 20 dargestellten Maschinen benutzt werden. Zum Einstellen der
Bezugsspannung ist ein veränderbarer Widerstand R-£
vorgesehen. Zum Steuern der Schleifenverstärkung ist ein veränderbarer Widerstand Ri vorgesehen, während
eine Treiberschaltung durch einen die Transistoren Q1
bis φ enthaltenden Schaltungsteil gebildet wird. Im folgenden soll der Verlauf der Durchmesserschwankungen
einer optischen Faser erläutert werden, die unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Durchmesser-Regeleinrichtung
nach F i g. 29 gezogen werden. Bei 57 wurde Sauerstoffgas mit gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit
von 430 l/h zugeführt. Sauerstoffgas wurde gleichzeitig auch bei 53 zugeführt. Die Öffnungsund
-Schließ-Einrichtung 52 des Ventils war zunächst so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit F des
Gases am Strömungsmesser 51 einen Wert von 500 l/h erreichen konnte. Der Gleichstrommotor 59 drehte sich
entsprechend den Durchmesserschwankungen in Normalbzw. Rückwärtsrichtung und steuerte die Strömungsgeschwindigkeit
des durch den Durchflußmesser 51 tretenden Sauerstoffgases. Es ergaben sich Durchmesserschwankungen
der optischen Faser von etwa ± 15%. Die Schwankungen des Außendurchmessers des
verwendeten Rohlings 41 lagen hierbei in einem Bereich von ± 1 bis 2%. Zum anderen wurde eine optische Faser
Wi nach dem Verfahren von Fig. 18 gezogen. Die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32 des die Strömungsgeschwindigkeit
des Gases steuernden Ventils war so eingestellt, daß der Wert der Strömungsgeschwindigkeit
am Durchflußmesser 31 zunächst 930 l/h erreichen konnte. Die Strömungsgeschwindigkeit des
durch den Durchflußmesscr 31 strömenden Gases wurde entsprechend den Adcrdurchmcsscrschwankun·
gen geregelt. Es ergaben sich Schwankungen von etwa
±19%. Der Grund hierfür liegt in der geringen Genauigkeit der Regelung der Strömungsgeschwindigkeit,
da die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32 des die Strömungsgeschwindigkeit steuernden Ventils große
Durchsatzmengen steuern mußte. Es wurde eine weitere Durchmesserregelung durchgeführt. Das Sauerstoffgas
wurde in Fig. 18 bei 33 zugeführt. Die öffnungs- und -Schließ-Einrichtung 32 des Ventils
wurde auf einen solchen Anfangswert eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit F am Durchflußmesser
31 500 l/h erreichen konnte. Es ergaben sich Durchmesserschwankungen von etwa ±51%. Das Ergebnis ist
offensichtlich schlechter als die vorhergehenden Ergebnisse. Dies kann so gedeutet werden, daß die
Durchmesserschwankungen aufgrund von Störungen darin enthalten sind.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Ziehen optischer Fasern, bei dem ein stabförmiger Rohling an seinem Vorderende
geschmolzen und zu der Faser ausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige
Rohling von einem Gasvorhang umschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß auch die gezogene Faser von einem Gasvorhang umschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den Durchmesser der
gezogenen Faser der Gasdurchsatz des Gasvorhangs geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über den Durchmesser
der gezogenen Faser die Ziehgeschwindigkeit geregelt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet
durch ein ringförmiges, an seiner Innenseite mit Gasaustrittsöffnungen (12) versehenes Rohr (10).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das ringförmige Rohr (10) an seiner einen Stirnseite eine größere öffnung (17') hat als an
seiner anderen Stirnseite (F i g. 3).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch, einen an das ringförmige Rohr (10) jn
koaxial angesetzten Zylinder (3) (F i g. 4).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein an das freie Ende des Zylinders (3) koaxial
angesetztes weiteres ringförmiges Rohr, das ebenfalls an seiner Innenseite mit Gasaustrittsöffnungen ir>
versehen ist(Fig. 5).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Rohr
(50) an einen Gasmischer (55) angeschlossen ist, der eine konstante Grund-Gasströmungsinenge (57) mit w
einer über den Durchmesser der gezogenen Faser (49) geregelten Zusatz-Gasströmungsmenge (53)
mischt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung ·τ>
der Zusatzgasströmungsmenge (53) einen Komparator (62) enthält, der das Ausgangssignal einer
Faserdurchmesser-Meßeinrichtung (45) mit einer vorgebenen Bezugsspannung vergleicht und ein
Steuersignal für ein in der Zuführung für die Zusatz-Gasströmungsmenge (53) vorgesehenes
Ventil (52) erzeugt.
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