DE3208824A1 - Verfahren und vorrichtung zum einleiten eines dampfstroms in ein rotierendes, zur herstellung eines lichtfaservorformlings verwendetes rohr - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einleiten eines dampfstroms in ein rotierendes, zur herstellung eines lichtfaservorformlings verwendetes rohr

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DE3208824A1 DE19823208824 DE3208824A DE3208824A1 DE 3208824 A1 DE3208824 A1 DE 3208824A1 DE 19823208824 DE19823208824 DE 19823208824 DE 3208824 A DE3208824 A DE 3208824A DE 3208824 A1 DE3208824 A1 DE 3208824A1
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Description

Western Electric A 37 318/ko
Company, Incorporated 10. März 1982
Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten eines Dampfstroms in ein rotierendes, zur Herstellung eines llchtfaservorformlings verwendetes rohr
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Bei einer Reihe industrieller Verfahren müssen Strömungsmittel in rotierende Rohre eingeführt werden. Bei vielen dieser Fälle ist es erwünscht, wenn nicht unerläßlich, ein Einschleppen von Umgebungsmaterial in das Strömungsmittel bei dessen Weg von einer ortsfesten Rohrleitung in das rotierende Rohr zu verhindern.
Beispielsweise werden zum Herstellen von Vorformlingen, aus denen optische Fasern (Lichtfasern) gezogen werden können, Dämpfe aus Werkstoffen wie SiCl4, GeCl4, BCl3 und POCI3 in einem oxidierenden Trägergas, wie beispielsweise Sauerstoff, mitgeschleppt. Der Dampfstrom wird durch eine ortsfeste Rohrleitung und von dort in ein rotierendes Rohr zum Herstellen des Glasvorformlings geleitet. Um zu verhindern, daß der Dampfstrom in die Umgebungsatmosphäre leckt sowie die Umgebungsluft in den Dampfstrom eintritt und diesen verunreinigt, ist an der Verbindungsstelle
zwischen der stationären Rohrleitung und dem rotierenden Rohr eine Drehdichtung vorgesehen. Die konstruktive Ausbildung dieser Drehdichtung besteht darin, daß ein Endabschnitt des Rohrs oder der Rohrleitung in einem Endabschnitt der Rohrleitung bzw. des Rohrs angeordnet und zwischen den beiden ineinandergesteckten Endabschnitten ein oder mehrere, federelastische O-Ringe oder Dichtungsringe angebracht werden. Diese Konstruktion ist jedoch wenig befriedigend, da zumindest einer der Endabschnitte dauernd gegen die federelastischen O-Ringe reibt, der dadurch heiß wird und verschleißt. Die konstruktive Verschlechterung der O-Ringe führt im Betrieb bald zu einer Leckage, welche immer dann verstärkt wird, wenn, wie vorliegend, eine Druckdifferenz zwischen dem Strömungsmittelfluß und der Umgebungsatmosphäre vorhanden ist. Ferner kann bei Prozessen mit einer hohen Regelungsempfindlichkeit, wie beispielsweise bei der Herstellung von Lichtfaservorformlingen, bereits eine sehr geringe Undichtigkeit ernsthafte Probleme verursachen. Beispielsweise kann der Austritt von 1°/00 des Fluids in die Umgebungsatmosphäre das Personal gefährden, da der Dampfstrom toxisch ist. Eine derartige Leckage ändert ferner die Strömungsgeschwindigkeit, mit der der Dampfstrom in die Vorform strömt, was in hohem Maße unerwünscht ist, da diese Strömungsgeschwindigkeit genau geregelt werden muß. Andererseits ändert auch der Eintritt von Umgebungsluft die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfstroms und verunreinigt diesen mit Wasserdampf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, die Beschickung eines rotierenden Rohrs mit einem von der Umgebungsluft nicht verunreinigten Strömungsmittel, wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Lichtfaservorformlingen erfolgt, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem Anspruch 5 angegeben. 10
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 5 sind in den Ansprüchen 6 bis angegeben.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Strömungsmittel durch eine ortsfeste Rohrleitung in ein rotierendes Rohr geleitet, wobei die Verbindung zwischen der ortsfesten Rohrleitung und dem rotierenden Rohr so ausgebildet ist, daß die qualitative Zusammensetzung des Strömungsmittelflusses nicht durch das Eindringen von Umgebungsluft an der Verbindungsstelle geändert wird. Und zwar wird erfindungsgemäß ein Strömungsmittelbestandteil des Strömungsmittelflusses über die Verbindungsstelle unter einem Druck geleitet, der größer als der Druck des Strömungsmittelstroms innerhalb der Verbindungsstelle ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur Herstellung eines Lichtfaservorformlings vorgesehen, daß das glasbildende Ausgangsmaterial verdampft und das verdampfte Ausgangsmaterial in einem Sauerstoffstrom mitgeschleppt wird, wobei der so gebildete Dampfstrom durch eine ortsfeste Rohrleitung in ein rotierendes Glasvorformrohr über eine abgedichtete Verbindung zwischen der ortsfesten Rohrleitung und dem rotieren-
den Rohr geführt wird. Dabei wird erfindungsgemäß
Sauerstoff um die abgedichtete Verbindung unter einem
Druck geleitet, der größer als der Dampfstromdruck innerhalb der Verbindung ist. Auf diese Weise wird erreicht,
daß - wenn überhaupt - nur reiner Sauerstoff als Umgebungsfluid an der abgedichteten Verbindung in das Vorformrohr
eintreten kann, wodurch die qualitative Zusammensetzung
des DampfStroms unverändert bleibt. '
Eine weitere Anwendungsform der Erfindung befaßt sich mit "; dem Einführen eines Dampfstroms in ein rotierendes Rohr
zum Herstellen eines Lichtfaservorformlings. Bei diesem
Verfahren wird zunächst ein Dampfstrom erzeugt, der aus
einem verdampften, glasbildenden Ausgangsmaterial und
einem oxidierenden Trägergas besteht, worauf der resultie- ; rende Dampfstrom in das rotierende Lichtfaservorformrohr
über eine zumindest teilweise abgedichtete Drehverbindung
geleitet wird. Um eine Materialänderung in der Zusammen- ■ setzung des Dampfstroms im Falle einer Undichtigkeit der
abgedichteten Drehverbindung zu vermeiden, wird ein im ; wesentlichen aus dem oxidierenden Trägergas bestehender ' Fluidstrom über die abgedichtete Drehverbindung unter
einem Druck geleitet, der größer als der Druck des Dampf- [ Stroms bei dessen Hindurchtritt durch die Drehverbindung \
ist. {
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine im Anspruch |
5 angegebene, endseitige Schutzvorrichtung für ein dreh- |
bares Rohrteil vorgesehen, welche verhindert, daß Verun- f
reinigungsstoffe aus der Umgebungsatmosphäre in das f
Innere des Rohrteils gelangen können. j
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich- ; tung, wie sie in dem Anspruch 6 angegeben ist, ist Sorge * getragen, daß ein Strömungsmittel praktisch ohne Verun- ΐ
reinigung durch die Umgebungsluft einem rotierenden Rohr zugeführt werden kann.
Bei einer weiteren, im Anspruch 7 angegebenen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird verhindert, daß Umgebungsluft in das eine Ende eines rotierenden Rohrs eindringen kann, das zur Beschickung mit einem Strömungsmittelstrom vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Drehbank, auf welcher ein Lichtfaservorformrohr für einen
chemischen Dampfniederschlag befestigt ist, und
Fig. 2 einen Schnitt durch die abgedichtete Verbindung (Drehverbindung) zwischen den drehbaren und ortsfesten Teilen der in Fig. 1 dargestellten Vorrich
tung .
Die in Fig. 1 dargestellte Drehbank dient zur Herstellung eines Lichtfaservorformlings mit Hilfe eines Dampfnieder-Schlagsprozesses, bei welchem chemische Reaktionsprodukte auf die Innenfläche eines Glasvorformrohrs 10 niedergeschlagen werden. Die Drehbank umfaßt ein Untergestell 11/ auf welchem ein Spindelstock 12 und ein Reitstock 13 befestigt sind. Der Spindelstock 12 und dessen Innen- mechanismen haltern und treiben ein drehbares Spannfutter 15, während der Reitstock 13 und dessen Innenmechanismen in ähnlicher Weise ein drehbares Spannfutter 16 um eine mit dem Spannfutter 15 gemeinsame Achse haltern und treiben. Jedes Spannfutter 15, 16 besteht aus radial im Abstand angeordneten Backen 18, welche sich durch eine
-ΙΟΙ entsprechende Bewegung in und außer Eingriff mit dem Vorformrohr 10 bzw. einer rohrförmigen Verlängerung des Vor*-
formrohrs 10 bringen lassen. An beiden Stöcken 12, 13 sind
in unmittelbarer Nähe der drehbaren Spannfutter 15 bzw. 16
mittig gelochte Wärmeschutzschirme 20 über Aufhängungen
21 gelagert. Ein Wasserstoff-Sauerstoffbrenner 23 ist
an der Oberseite eines Schlittens 24 befestigt, der sich
zwischen den beiden Wärmeschutzschirmen 20 reversierend
bewegen läßt, wie durch die Pfeile 25 angedeutet ist. Der
Brenner 23 wird mittels eines nicht dargestellten, auto-
matischen Antriebsmechanismus reversierend bewegt, der mit | Hilfe eines Handrades 26 manuell übersteuert und positioniert werden kann. In ähnlicher Weise kann die seitliche*
Stellung des Spindelstocks 12 auf einer Supportschiene 30 I
mittels eines Handrades 27 justiert werden, während sich |
die Position des Reitstockes 13 auf der Supportschiene 30 j
durch Drehung eines Handrades 28 manuell einstellen läßt. "?
Seitlich von dem Spindelstock 12 verläuft eine rotierende i
Rohrleitung 32 zu einer abgedichteten Drehverbindung 33 J
mit einer ortsfesten Rohrleitung 34. Die Rohrleitung 34 ι
verläuft zu einer nicht dargestellten Dampfstromspeise- f
quelle. Von dem Reitstock 13 geht ein Absaugschlauch 37 !
aus. Eine zur Reinigung vorgesehene Abstreiferstange 48 |
erstreckt sich in den Reitstock 13. |
ί
In Fig. 2 sind die konstruktiven Einzelheiten der abge- I
dichteten Drehverbindung 33 dargestellt. Die Drehverbin- ί
dung 3 3 umfaßt ein Rohrteil 50, welches an der drehbaren I
Rohrleitung 32 mit Hilfe eines Drucksitzes über zwei, ϊ
zwischen dem Rohrteil 50 und der Rohrleitung 32 eingelegte *
O-Ringe 51 starr befestigt ist. Die Rohrleitung 32 £
stellt in diesem Falle eine Verlängerung des Vorformrohrs *
10 dar. Alternativ hierzu kann die abgedichtete Drehver- |
bindung 33 innerhalb des Spindelstocks 12 so angebracht \
sein, daß das Ende des Glasvorformrohrs 10 direkt an dem |
drehbaren Rohrteil 50 befestigt ist.
Das drehbare Rohrteil 5O besitzt einen Halsabschnitt 53, dessen Außenfläche zylindrisch ist und welcher einen gegenüber dem Rohrteil 50 verringerten Außendurchmesser aufweist. In das eine Ende des Halsabschnitts ist ein rohrförmiges Einsatzstück 52 mittels Preßpassung eingesetzt. Das Einsatzstück 52 ist mit zwei unter axialem Abstand angeordneten Nuten versehen, in welche zwei federeleastische O-Ringe 54 eingesetzt sind.
Die abgedichtete Drehverbindung 33 umfaßt ferner eine Endkappe bzw. ein Gehäuse 55 mit einer zylindrischen Innenwand 56, welche eine Bohrung begrenzt, die zur Umgebungsatmosphäre an dem einen Ende 57 des Gehäuses 55 hin offen ist. Die zylindrische Bohrung besitzt einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Halsabschnitts 53 des rotierenden Rohrteils 50 ist. Die Endkappe (Gehäuse) 53 ist mit einem koaxial zu der zylindrischen Gehäusebohrung verlaufenden Durchlaß 58 versehen. Durch den Durchlaß 58 verläuft eine Rohrleitung 34, die in das Innere des Halsabschnitts 53 des rotierenden Rohrteils 50 verläuft und dabei durch die beiden O-Ringe 54 geführt ist. Die Endkappe (Gehäuse) 55 besitzt einen weiteren Durchlaß 59 zur Aufnahme einer weiteren Rohrleitung 60, die zu einer nicht dargestellten Druckgasquelle führt und von dort komprimierten Sauerstoff in das Innere des Gehäuses 55 leitet.
Während des chemischen Dampfniederschlags wird das Vorformrohr 10 mittels der Spannfutter 15, 16 gedreht. In das Vorformrohr 10 wird ein Strom der vorstehend erwähnten Dämpfe, von denen die meisten toxisch sind und von Sauerstoff als Trägergas mitgeschleppt werden, auf Grund des Überdrucks eingeleitet, welcher von einem nicht darge-
stellten, mit dem stromaufwärts gelegenen Ende der Rohrleitung 34 verbundenen Dampfstromgenerator erzeugt wird. Beim Hindurchtritt des Dampfstroms durch das Vorformrohr 10 wird der Brenner 23 langsam längs des rotierenden Vorformrohrs bewegt, wodurch innerhalb des durch den Brenner 23 erzeugten Wärmebandes eine chemische Reaktion hervorgerufen wird, deren Reaktionsprodukte sich auf der Innenwand des Vorformrohrs 10 niederschlagen. Das Trägergas wird zusammen mit unerwünschten Reaktionsprodukten über den mit Saugdruck beaufschlagten Absaugschlauch 37 aus dem Vorformrohr 10 abgesaugt.
Solange wie der Vorgang dauert, werden die drehbare Rohrleitung 32 und deren rohrförmige Verlängerung (Rohrteil 50) durch das Spannfutter 15 gedreht, wie mit dem Pfeil62 angedeutet ist. Hierbei drehen" sich auch der rohrförmige Halsabschnitt 53, das rohrförmige Einsatzstück 52 und die beiden O-Ringe 54 um die ortsfeste Rohrleitung 34. In die Gehäusebohrung der Endkappe 55 wird über die Rohrleitung 60 Sauerstoff unter einem Druck eingeleitet, der größer als der umgebende Atmosphärendruck und größer als der Druck des durch die abgedichtete Drehverbindung 33 hindurchtretenden DampfStroms ist. Von seiner Einmündungsstelle in die Gehäusebohrung strömt der Sauerstoff durch den ringförmigen Kanal zwischen der Gehäuseinnenwand 56 und der zylindrischen Außenwand des Halsabschnittes 53 des rotierenden Rohrteils 50 nach außen in die umgebende Atmosphäre. Der Druck des Sauerstoffs innerhalb der Endkappe 55 ist ferner größer als der Druck des durch die Rohrleitung 34 in die Rohrleitung 32 fließenden DampfStroms. Aufgrund dieser Druckunterschiede ist der toxische Dampfstrom nicht in der Lage, nach außen durch die O-Ringe in die Gehäusebohrung der Endkappe 55 und von dort in die Umgebungsatmosphäre zu dringen. Umgekehrt dienen die O-Ringe auch dazu, ein Ein-
fließen von Sauerstoff in das rotierende Rohrteil 50 und den Dampfstrom zu verhindern. Indessen bleibt auch dann, wenn Teile des Sauerstoffs hinter die O-Ringe und von dort in den Dampfstrom einsickern, die qualitative Zusammen-Setzung des DampfStroms unverändert. Es tritt dabei lediglich ein geringfügiger Anstieg des Verhältnisses zwischen dem als Trägergas benutzten Sauerstoff und dem darin mitgeschleppten, toxischen Dampf auf. Diese Änderung des Verhältnisses zwischen Trägergas und Dampf ist jedoch äußerst gering, da die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfstroms wesentlich größer als die Strömungsgeschwindigkeit des zur Reinigung benutzten, durch die Rohrleitung 60 zugeführten Sauerstoffes ist. Auf diese Weise wird die Zusammensetzung des Dampfstroms gegen eine Verunreinigung durch Umgebungsluft und durch die darin enthaltene Feuchtigkeit (Wasserdampf) geschützt. Da Sauerstoff ein Bestandteil des DampfStroms ist, bleibt die qualitative Zusammensetzung des DampfStroms unverändert. Gleichzeitig besteht so gut wie keine Gefahr, daß toxische Stoffe aus dem Dampfstrom entweichen und das Personal gefährden oder Sachen in der Nähe der Drehverbindung 33 beschädigen können.
Es versteht sich, daß das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel den Erfindungsgedanken lediglich in einer bevorzugten Form veranschaulicht. Die dabei benutzten Ausdrücke "ortsfest" und "drehbar" stellen gegenseitig relative Bezeichnungen dar. Des weiteren kann an Stelle von atmosphärischer Luft als umgebendes Strömungsmittel für die abgedichtete Drehverbindung 33 auch ein anderes Strömungsmittel, wie beispielsweise ein inertes Gas verwendet werden. Ferner können anstelle von gasförmigen Strömungsmitteln bei anderen Anwendungen auch flüssige Strömungsmittel vorgesehen werden. Des weiteren lassen sich zahlreiche Zusätze, Weglassungen und Änderungen
bei den vorstehend erläuterten Verfahrensschritten und baulichen Merkmalen vornehmen, ohne den in den Ansprüchen angegebenen Schutzumfang zu verlassen.
-AS-
Leerseite

Claims (9)

Western Electric A 37 318/ko 5 Company, Incorporated 10. März 1982 Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten eines 10 Dampfstroms in ein rotierendes, zur Herstellung eines llchtfaservorformlings verwendetes rohr Patentansprüche
1. Verfahren zum Einleiten eines DampfStroms in ein 20 rotierendes, zur Herstellung eines Lichtfaservorformlings verwendetes Rohr, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte:
25 aj Ein glasbildendes Ausgangsmaterial wird verdampft und das verdampfte Ausgangsmaterial in einem oxidierenden Trägergas mitgeschleppt,
b) der aus dem verdampften Ausgangsmaterial und 30 dem Trägergas bestehende Dampfstrom wird über eine zumindest teilweise abgedichtete Drehverbindung in das rotierende Rohr eingeströmt, und
c) zur Verhinderung einer Materialänderung in der 35 Zusammensetzung des Dampfstromes auf Grund einer
Undichtigkeit der Drehverbindungsdichtung wird ein im wesentlichen aus dem oxidierenden Trägergas bestehendes Strömungsmittel unter einem im Vergleich zu dem Druck des Dampfstroms bei dessen Hindurchtritt durch die Drehverbindung höheren Druck über die Drehverbindung geleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das glasbildende Ausgangsmaterial aus einer aus SiCl., GeCl4, BC1_ und POCl- bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt von Umgebungsluft in den Dampfstrom sowie der Austritt irgendeines Teils des Dampfstromes in die Umgebungsluft bei Auftreten einer Undichtigkeit der Drehverbindung dadurch verhindert wird, daß ein oxidierender Trägergasstrom über die zumindest teilweise abgedichtete Drehverbindung unter einem im Vergleich zu dem Druck des Dampfstromes größeren Druck geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das glasbildende Ausgangsmaterial aus einer aus SiCl4, GeCl4, BCl und POCl- bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem rotierenden Rohr zur Herstellung eines Lichtfaservorformlings, dadurch gekennzeichnet, daß für ein rotierendes Rohrteil (50) des Rohrs (10) eine endseitige Schutzvorrichtung (33) vorgesehen ist, welche folgende Merkmale aufweist:
- Ein Gehäuse (55) mit einer Bohrung, deren Innenabmessungen größer als die Außenabmessungen des rotierenden Rohrteils (50) sind, derart, daß das Gehäuse (55) ein Ende des Rohrteils (50) berührungsfrei aufnimmt;
- ein innerhalb des Gehäuses (55) befindliches Mittel (34) zum Einleiten eines Strömungsmittels in das Innere des Rohrteils (50), und
- ein weiteres, in dem Gehäuse angebrachtes Mittel (60) zum Einleiten eines Reinigungsfluids in die Gehäusebohrung unter einem überatmosphärischen Druck.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste Rohrleitung (32) , welche in der endseitigen Schutzvorrichtung (33) verläuft und über welche ein Strömungsmittel in das rotierende Rohr (10) einleitkar ist, und durch eine zweite Rohrleitung (60), welche mit der Bohrung der Schutzvorrichtung (33) in Verbindung steht und über welche ein Reinigungsfluid in die Bohrung einleitbar und zumindest teilweise durch die Bohrung hindurch auf die Außenseite der Schutzvorrichtung (33) leitbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,-daß die endseitige Schutzvorrichtung (33) eine Endkappe (55) umfaßt, welche einen Endabschnitt (53) des rotierenden Rohrs (10) bzw. des Rohrteils (50) unter Ausbildung eines dazwischenliegenden, im wesentlichen ringförmigen Kanals umgreift, der mit der Außenseite der Endkappe (55) in Verbindung steht, wobei die Endkappe (55) einen ersten Durchlaß (58) zum Einströmen des Strömungsmittels in das rotierende Rohr (10)
— Δ —
und einen zweiten Durchlaß (59) zum Ein- und Hindurchleiten des Fluids in den ringförmigen Kanal und durch diesen hindurch auf die Außenseite der Endkappe (55) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine zweite Rohrleitung (34), welche durch den ersten Durchlaß (58) der Endkappe (55) hindurch und koaxial durch den ringförmigen Kanal verläuft und welche das Strömungsmittel in das rotierende Rohr (10) leitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen federelastischen O-Ring (51), welcher um einen Endabschnitt der ersten Rohrleitung (32) angebracht ist.
DE19823208824 1981-03-11 1982-03-11 Verfahren und vorrichtung zum einleiten eines dampfstroms in ein rotierendes, zur herstellung eines lichtfaservorformlings verwendetes rohr Granted DE3208824A1 (de)

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