FI114312B - Menetelmä ja laitteisto optisen kuidun valmistuksessa - Google Patents

Description

114312

MENETELMÄ JA LAITTEISTO OPTISEN KUIDUN VALMISTUKSESSA

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan 5 mukaisesti menetelmä optisen kuidun vetouunissa tapahtuvassa valmistuksessa. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmän toteuttavaan laitteistoon oheisen patenttivaatimuksen 4 johdanto-osan mukaisesti.

Optisen kuidun valmistus voidaan jakaa karkeasti kahteen eri vaihee-10 seen. Ensimmäisessä vaiheessa valmistetaan optisen kuidun kuitu-aihio (engl. fiber preform). Kuituaihio on lyhyehkö, jäykkä ja paksuhko kvartsilasitanko, johon valmistettavan kuidun optiset ominaisuudet, kuten esimerkiksi kuidun säteen suuntainen taitekerroinjakauma muodostetaan mainitun aihion valmistuksen yhteydessä. Seuraavassa vai-15 heessa kuituaihio asetetaan ns. vetouuniin (engl. drawing furnace), jossa kuituaihio vedetään ohueksi ja taipuisaksi optiseksi kuiduksi. Kuidun vetämisen yhteydessä kuitu myös tyypillisesti päällystetään yhdellä tai useammalla suojaavalla pinnoitteella (engl. buffer coatings) ennen kuidun kelaamista varastoimista varten rullalle.

20

Pystyasennossa olevassa vetouunissa uunin sisään pystyyn sijoitetun • ·»» .... kuituaihion alapäätä lämmitetään tyypillisesti n. 2000 C° lämpötilaan kuituaihiota vaakatasossa symmetrisesti ympäröivän lämmitys-elementin avulla. Tämä lämmityselementti voi olla valmistettu esimerkiksi 25 grafiittimateriaalista, jonka grafiittimateriaalin lämmitys on järjestetty tapahtuvaksi induktiivisesti. Kuituaihion alapään saavuttaessa riittävän korkean lämpötilan, vetää painovoima sulaa ja osittain juoksevassa tilassa olevaa kvartsilasia alaspäin, jolloin ohutta kuitua muodostuu näin jatkuvana prosessina. Em. tavalla muodostuvan optisen kuidun halkai-30 sijaa voidaan hallita mm. kuituaihion lämmitystä säätämällä sekä : ‘ ·.: vaikuttamalla kuidun kelaus- eli vetonopeuteen.

Vetouunin avulla tapahtuvassa optisen kuidun valmistuksessa erään tunnetun ongelman muodostavat kuituun pienhiukkasina kulkeutuvat 35 epäpuhtaudet. Nämä hiukkaset ovat tyypillisesti peräisin vetouunin :'· lämmityselementeistä, tai uunin muista korkeassa lämpötilassa olevista osista. Hiukkaset ovat tyypillisesti esimerkiksi piikarbidia tai hiiltä. Myös 2 114312 itse kuituaihiosta irtoava lasimateriaali saattaa muodostaa prosessia häiritseviä hiukkasia. Kohdatessaan kuiduksi muodostuvan sulan kvartsilasin em. epäpuhtaushiukkaset aiheuttavat kuituun paikallisia virheitä (epäjatkuvuuskohtia), jotka vaikuttavat kuidun lujuuteen ja 5 voivat myöhemmässä vaiheessa aiheuttaa esimerkiksi kuidun katkeamisen.

Patenttijulkaisussa US 4547644 on käsitelty epäpuhtaushiukkasten kuidun vedossa aiheuttamia em. ongelmia, ja mainittu julkaisu esittää 10 ratkaisuksi ongelmaan vetouunin lämmityselementtien erityisillä tiiviste-elimillä varustetun rakenteen, jonka ansiosta epäpuhtaushiukkasten muodostuminen uunin sisätilaan vähenee.

Patenttijulkaisu US 6189341 esittää epäpuhtaushiukkasten aiheutta-15 miin ongelmiin ratkaisuksi kuituaihion pinnoittamista erityisellä hiukkasia hajottavalla aineella ennen kuidun vetouunissa tapahtuvaa vetoa. Sopiviksi aineiksi tähän tarkoitukseen mainitaan esimerkiksi litium tetraboraatti Li2B407 sekä litium metaboraatti LiB02.

20 Patenttijulkaisusta US 4,988,374 tunnetaan ratkaisu, jossa vetouuniin ···: on lämmityselementin aikaansaaman kuumennusvyöhykkeen jälkeen sijoitettu putki, jonka lävitse vedettävä kuitu kulkee ja joka putki kerää sisäpinnalleen kaasujen sisältämiä epäpuhtauksia kondensaatioon perustuen.

25

Tekniikan tasosta tunnetaan myös ratkaisu, jossa käytetään veto-uunissa alhaalta ylöspäin suuntautuvaa kaasuvirtausta, jolloin uunin sisällä syntyvät hiukkaset ohjautuvat mainitun kaasuvirtauksen mukana ylöspäin, eivätkä siten kohtaa alaspäin putoavaa ja kuiduksi muodos-30 tuvaa sulaa kvartsilasia.

:·. Edellä esitetyt tekniikan tason ratkaisut eivät kuitenkaan ole kyenneet ratkaisemaan epäpuhtaushiukkasiin liittyviä ongelmia täysin tyydyttävästi. Huolimatta vetouunin lämmityselementeissä ja muissa kompo-35 nenteissa käytetyistä erilaisista materiaaleista ja erityisistä rakenneratkaisuista, uunin sisälle pääsee kuitenkin aina muodostumaan jossain määrin kuidun vetoa haittaavia hiukkasia. Mikäli näitä hiukkasia pyri- 3 114312 tään ohjaamaan pois muodostuvan kuidun läheisyydestä uunin sisällä ylöspäin suuntautuvien kaasuvirtausten avulla, häiritsevät nämä kaasuvirtaukset samalla aina myös kuidun muodostumisprosessia. Erityisesti käytettäessä suuria vetonopeuksia on edullista, että uunissa 5 kulkevan kaasun, tyypillisesti inertin kaasun kuten argonin ja syntymässä olevan kuidun välinen nopeusero on mahdollisimman pieni. Tällöin vältetään kaasuvirtauksen ja kuidun välistä turbulenssia ja mahdollistetaan halkaisijaltaan tasavahvan ja tasalaatuisen optisen kuidun vetäminen.

10

Nyt käsillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on esittää uusi menetelmä käytettäväksi vetouunissa tapahtuvassa optisen kuidun valmistuksessa, jolla menetelmällä tehokkaasti estetään veto-uunin sisälle muodostuvien epäpuhtaushiukkasten päätyminen 15 muodostuvaan kuituun. Keksinnön tarkoituksena on lisäksi esittää menetelmän toteuttava laitteisto.

Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen 20 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle laitteistolle on vastaavasti pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

: ‘ ·.. Muissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksin- • · · 25 nön edullisia suoritusmuotoja.

Keksinnön perusajatuksena on se, että valmistettaessa optista kuitua pystysuuntaisen vetouunin avulla, jossa vetouunissa kuituaihiota kuumennetaan kuumennusvyöhykkeessä siten, että kuituaihion ala-30 päähän näin muodostuvasta sulasta muodostetaan ohutta kuitua *; ' painovoiman ja/tai kuituun kohdistetun alaspäin suuntautuvan vedon avulla, sijoitetaan mainitun vetouunin ja kuumennusvyöhykkeen jälkeen sulan tai vielä osittain sulan kuidun kulkureitin varrelle yksi tai useampia jäähdytettyjä elimiä keräämään termoforeettisesti pinnalleen kuitua • 35 ympäröivän kaasuvirtauksen sisältämiä epäpuhtaushiukkasia.

4 114312

Sopivimmin mainitut yksi tai useampi jäähdytetty elin järjestetään symmetrisesti kuidun kulkureitin ympärille siten, että alaspäin liikkuva kuitu kulkee jäähdytyselimen/-elinten välistä tai lävitse.

5 Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa mainitut yksi tai useampi jäähdytetty elin muotoillaan ja sijoitetaan edelleen siten, että mainitun elimen/elinten peittämä avaruuskulma kuidusta katsottuna on pieni, jolloin mainittu elin/elimet eivät säteilylämmönsiirron kautta olennaisesti jäähdytä kuitua.

10

Sopivimmin mainitut yksi tai useampi jäähdytetty elin toteutetaan edelleen siten, että elimen/elinten etäisyyttä suhteessa kuituun voidaan säätää kuidunvetoprosessin aikana.

15 Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa jäähdytetyt elimet toteutetaan kuitua symmetrisesti ympäröivänä pystysuunnassa rivoi-tettuna rakenteena, jossa mainitussa rakenteessa yksittäiset pystysuuntaiset rivat ovat kuidun kulkusuuntaan (vaakasuuntaan) nähden poikittaisessa suunnassa poikkileikkaukseltaan sopivimmin kiilamaisia, 20 ja joiden ripojen terävämmät kärjet on suunnattu kohti kuitua.

Keksinnöllä saavutetaan siis se merkittävä etu, että vetouunista tai kuituaihiosta mahdollisesti irtoavat epäpuhtaushiukkaset kerätään tehokkaasti termoforeesin avulla pois kuiduksi muodostuvan sulan 25 kvartsilasin läheisyydestä siten, että kuitua ympäröivää kaasuvirtausta ei kuitenkaan olennaisesti häiritä. Keksinnön mukaisen ratkaisun erityisenä etuna on siten se, että menetelmä sallii nyt kuitua ympäröivien kaasuvirtausten tarkan hallinnan, kuten esimerkiksi alaspäin suuntautuvien kaasuvirtausten käytön vetouunin sisällä ja kuidun ympärillä, 30 mikä on tunnetusti erittäin tärkeä edellytys halkaisijaltaan tasavahvan optisen kuidun valmistamiseksi erityisesti suuria vetonopeuksia käytettäessä. Nyt käsillä oleva keksintö mahdollistaa myös ensim- • · mäistä kertaa termoforeesin käytön epäpuhtaushiukkasten keräämiseen kuitua ympäröivästä kuumasta kaasukerroksesta siten, että kui-35 tua ei altisteta sen laatua heikentävälle kylmäshokille.

5 114312

Seuraava esimerkkien avulla suoritettava keksinnön yksityiskohtaisempi selitys havainnollistaa alan ammattimiehelle edelleen selvemmin keksinnön edullisia suoritusmuotoja sekä keksinnöllä tunnettuun tekniikan tasoon nähden saavutettavia etuja.

5

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää periaatteellisesti sivukuvantona keksinnön erästä 10 ensimmäistä suoritusmuotoa, kuva 2 esittää periaatteellisesti kuvassa 1 esitettyä termoforeettista keräintä tarkasteltuna poikkileikkauskuvana kuidun vetosuunnasta käsin, 15 kuva 3 esittää periaatteellisesti kuvan 2 tapaan esitettynä erästä toista keksinnön mukaista termoforeettista keräintä, kuva 4 esittää periaatteellisesti sivukuvantona keksinnön erästä 20 kolmatta suoritusmuotoa, ja ‘:·· kuva 5 esittää periaatteellisesti kuvassa 4 esitettyä termoforeettista ,.;j keräintä tarkasteltuna poikkileikkauskuvana kuidun vetosuunnasta käsin.

25 .* · Kuvassa 1 on periaatteellisesti esitetty optisen kuidun 11 valmistuk sessa käytettävän vetouunin 10 rakennetta.

Kvartsilasinen kuituaihio 12, joka on tyypillisesti halkaisijaltaan 50-100 30 mm ja pituudeltaan 500-2000 mm, sijoitetaan pystyasentoon putkimai-sen kuumennuselementin 13 sisään. Kuumennuselementin 13 materiaali voi olla esimerkiksi grafiittia, joka kestää hyvin prosessissa esiinty-viä luokkaa 2000 C° lämpötiloja. Kuumennuselementtiä 13 ympäröi eristekerros 14, joka voi olla esimerkiksi huokoista grafiittivillaa.

35

Induktiokela 15 on järjestetty kuumentamaan sähköisen induktion avulla kuumennuselementtiä 13 mainitun kelan kohdalle muodostu- 6 114312 vassa kuumennusvyöhykkeessä, johon kuumennus-vyöhykkeeseen kuituaihion 12 alapää on sijoitettu. Kuumennuselementin 13 lämmitys-vaikutuksen johdosta kuituaihion 12 alapäähän muodostuu sulaa 16, joka sula edelleen painovoiman ja/tai kuituun 11 kohdistetun vedon 5 avulla muotoutuu ohueksi alaspäin eteneväksi kuiduksi 11.

Kuidun vetosuunnassa kuumennuselementin 13 jälkeen vetouuniin 10 on järjestetty ns. jatkoputki 19, jonka pääasiallisena tarkoituksena on estää kuidun 11 liian nopea jäähtyminen. Hyvälaatuisen optisen kuidun 10 11 valmistamiseksi on tärkeää, että muodostuvaa kuitua 11 ei altisteta ns. kylmäshokille. Kylmäshokilla tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että muodostumassa olevan kuidun 11 kiderakenteeseen jää liian nopeasta jäähtymisestä aiheutuvia jännitystiloja, jolloin kuidun 11 lopullinen kiderakenne jää epätäydelliseksi. Tämä heikentää ratkaisevasti 15 kuidun 11 optisia ominaisuuksia, ja vaikuttaa myös kuidun 11 mekaaniseen lujuuteen.

Jatkoputken 19 yläosaan on edullisesti järjestetty kvartsiputkesta 17 muodostettu tyypillisesti 100-500 mm mittainen osuus. Tämän osuuden 20 tarkoituksena on eristää korkeassa lämpötilassa oleva kuumennusele-.,.: mentti 13 vetouuniin 10 (jatkoputken 19) alemmista osista. Kvartsiputki 17 soveltuu tähän tarkoitukseen hyvin korkean lämmönkestävyytensä j johdosta, jolloin kvartsiputkea 17 itseään ei tarvitse suoraan aktiivisesti . jäähdyttää, eikä kuitua 11 siten altisteta kylmäshokille. Kvartsin sijaan 25 putken 17 materiaalina voidaan käyttää myös esimerkiksi grafiittia. Kuidun 11 muodostuminen sulasta kvartsilasista on kvartsiputken 17 kohdalla edelleen meneillään, joten liian jyrkkä lämpötilagradientti kuumennuselementin 13 vaikutusalueelta alaspäin tultaessa olisi kuidun 11 muodostumisen kannalta haitallinen aiheuttaen kuidulle 11 30 ei-toivotun kylmäshokin.

• I

Kuidun vetosuunnassa sopivimmin heti kvartsiputken 17 jälkeiselle ."' alueelle jatkoputkea 19 on järjestetty keksinnön mukainen jäähdytettyjä .!!’ elimiä sisältä termoforeettinen keräin 20 keräämään kuitua 11 ympä- 35 röivän kaasuvirtauksen 18 sisältämiä epäpuhtaushiukkasia. Vetouuniin : 10 on edullisesti järjestetty inertin kaasun, sopivimmin argon-kaasun virtaus 18 ylhäältä alaspäin. Mainittu kaasuvirtaus etenee kuumennus- 7 114312 elementin 13 vaikutusalueelta edelleen kvartsiputken 17 ohitse, ja termoforeettisen keräimen 20 vaikutusalueelle, jossa vaikutusalueella kuitu 11 on edelleen muodostumassa, ja siten vielä sulassa tai osittain sulassa olomuodossa. Termoforeettisen keräimen pituus kuidun 11 5 vetosuunnassa voi olla esimerkiksi 150-250 mm.

Termoforeesi on fysiikasta sinänsä hyvin tunnettu ilmiö, jolla tarkoitetaan hiukkasten liikettä lämpötilagradientin vaikutuksen alaisena. Termoforeesin vaikutuksesta hiukkaset pyrkivät liikkumaan korke-10 ämmän lämpötilan omaavasta ympäristöstä kohti matalamman lämpötilan ympäristöä. Hiukkasia liikuttava termoforeesivoima on verrannollinen hiukkasten kokemaan lämpötilagradienttiin.

Keksinnön mukaisessa tapauksessa kaasuvirtauksen 18 sisältämät 15 epäpuhtaushiukkaset pyrkivät siis liikkumaan termoforeesivoiman vaikutuksesta kuumasta, termoforeettisen keräimen 20 kohdalla lämpötilaltaan edelleen vielä luokkaa 1000 C° olevasta kaasuvirtauk-sesta 18 kohti keräimen 20 jäähdytettyjä pintoja. Kohdatessaan mainitun jäähdytetyn pinnan epäpuhtaushiukkaset kiinnittyvät tehokkaasti 20 ko. pinnalle.

·:·.' Kuvassa 2 on esitetty yksityiskohtaisemmin erästä keksinnön suori- tusmuotoa vastaava termoforeettisen keräimen 20 rakenne tarkasteltuna poikkileikkauskuvana kuidun vetosuunnasta (ylhäältä) käsin.

25 Jäähdytetyt elimet 21 on kuvan 2 mukaisessa rakenteessa järjestetty · symmetrisesti ympäröimään kuidun 11 kulkureittiä siten, että yksit täisen elimen 21 peittämä avaruuskulma kuidusta 11 käsin tarkasteltuna on pieni. Toisella tavalla ilmaistuna kuitu 11 "näkee" kustakin eli-30 mestä 21 ainoastaan pienen pinta-alan suhteessa ko. elimen 21 koko-naispinta-alaan.

Koska lämmönsiirto kuidusta 11 ympäristöön tapahtuu olennaisesti pelkästään säteilylämmönsiirron eikä konvektion avulla, "näkee" kuitu 35 11 säteilylämmönsiirron kannalta siten ainoastaan kiilamaisesti muo- toiltujen elinten 21 kuitua 11 kohti olevat pinta-alaltaan vähäiset terävät päädyt 22, jolloin mainitut elimet 21 eivät säteilylämmönsiirron kautta 8 114312 olennaisesti jäähdytä kuitua 11. Nyt käsillä olevan keksinnön avulla termoforeesia voidaan siten käyttää tehokkaasti epäpuhtaushiukkasten keräämiseen kuitua 11 ympäröivästä kuumasta kaasukerroksesta siten, että kuitua 11 ei altisteta kylmäshokille.

5 Järjestämällä kiilamaiset jäähdytetyt elimet 21 keksinnön mukaisesti kuvassa 2 esitetyllä tavalla kuidun 11 vetosuunnan suuntaisesti rivoi-tetuksi rakenteeksi 20, ei mainittu rakenne 20 olennaisesti myöskään häiritse kuitua 11 ympäröivää kaasu virtausta 18. Tämä siis mahdoliis-10 taa kuitua 11 ympäröivän kaasuvirtauksen 18 hallinnan halutulla tavalla siten, että kaasu virtausta 18 ei estetä eikä siihen myöskään aiheuteta turbulenssia. Sopivimmin vetouunissa 10 käytetään alaspäin suuntautuvaa kaasuvirtausta 18, jonka kaasuvirtauksen nopeus on sovitettu sellaiseksi, että muodostuvan kuidun 11 ja kaasuvirtauksen 18 välinen 15 nopeusero on mahdollisimman pieni. Tämä on erittäin tärkeä edellytys halkaisijaltaan tasavahvan optisen kuidun valmistamiseksi erityisesti suuria vetonopeuksia käytettäessä.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa jäähdytettyjen elinten 21 etäi-20 syys suhteessa kuituun 11 on järjestetty säädettäväksi kuidunvetopro-:· sessin aikana. Ts. kuvassa 2 esitettyjä kiilamaisia jäähdytettyjä elimiä

21 voidaan säätää siten, että mainittujen elimien terävien kärkien 22 etäisyyttä suhteessa kuituun 11 voidaan muuttaa. Tämän suoritusmuodon etuna on se, että esimerkiksi kuidunvetoprosessin alussa ' 25 jäähdytettyjä elimiä 21 voidaan vetää ulospäin (kuvassa 2 nuolen A

suunnassa) siten, että mahdollinen halkaisijaltaan suurempi sulan kvartsilasin ns. aloitustippa pääsee vapaasti putoamaan termoforeet-tisen keräimen 20 lävitse. Tämän jälkeen jäähdytetyt elimet 21 voidaan säätää optimaaliselle etäisyydelle kuidusta 11. Em. jäähdytettyjen eli-30 mien 21 etäisyyden säätö suhteessa kuituun 11 voidaan toteuttaa millä ’ tahansa alan ammattimiehelle sinänsä ilmeisellä tavalla.

Koska kuidunvetoprosessia tyypillisesti käytettävillä kaasujen virtausnopeuksilla (kaasujen syöttö uuniin tyypillisesti luokkaa 5-10 normaali-35 litraa minuutissa) termoforeesi toimii tehokkaasti vain muutamien senttimetrien matkalla, on edellä kuvassa 2 esitetty rivoitettu rakenne erityisen edullinen. Mainitun rakenteen avulla epäpuhtaushiukkasia 9 114312 tehokkaasti kerääviä jäähdytettyjä pintoja voidaan viedä riittävän lähelle kuitua 11 siten, että säteilylämmönsiirto kuidusta 11 ei kuitenkaan merkittävästi lisäänny. Tällöin epäpuhtaushiukkaset saadaan tehokkaasti kerättyä kuidun 11 välittömästä läheisyydestä, josta ne 5 todennäköisimmin muutoin joutuisivat kosketuksiin kuidun 11 kanssa.

Termoforeettinen keräin 20 voidaan kuitenkin toteuttaa kuvassa 2 esitettyjen kuidun 11 suuntaisten kiilamaisten ripojen sijaan myös muunlaisen geometrian omaavia jäähdytettyjä elimiä käyttäen.

10

Kuvassa 3 on esitetty termoforeettisen keräimen 30 kuidun 11 suuntaisesti rivoitettu rakenne, jossa rakenteessa yksittäiset jäähdytetyt elimet 31 ovat kartioiden sijaan muotoiltu suorakaiteen muotoisiksi. Suorakaiteen muotoisten elinten 31 päädyt 32 edustavat kuidusta 11 käsin 15 tarkasteltuna edelleen varsin pientä pinta-alaa, eivätkä siten aiheuta kuidun 11 liian nopeaa jäähtymistä.

Edullisesti jäähdytettyjen elinten 21,31 jäähdytykseen termoforeetti-sessa keräimessä 20,30 käytetään mainittujen elinten sisälle johdettua 20 neste- tai kaasu virtausta. Esimerkiksi kuvan 2 mukaiset kartiomaiset elimet 21 (tai vastaavasti kuvassa 3 suorakaiteen muotoiset elimet 31) ·:·.' voidaan toteuttaa kokonaan onttoina tai erillisiä jäähdytyskanavia sisäl tävinä, jolloin esimerkiksi jäähdytysvesi voidaan järjestää kiertämään : yksittäisen elimen 21 sisällä. Elinten 21 pintalämpötilaa, ja siten 25 termoforeettista keräystehokkuutta voidaan säätää jäähdytyksen tehokkuutta, kuten jäähdytysnesteen virtausnopeutta säätämällä. Tarvittaessa jäähdytyskanava/-kanavat yksittäisen elimen 21 sisällä voidaan järjestää siten, että ko. elimen 21 kuitua 11 kohti olevaa pintaa jäähdytetään mainitun elimen muuta pintaa vähemmän. Ts. esimerkiksi 30 kuvan 2 mukaisessa tilanteessa elinten 21 kuitua 11 kohti olevia kärkiä 22 jäähdytetään kartiomaisten elinten 21 sivuja 23 vähemmän. Tarvittaessa em. kärjet 22 voidaan myös eristää lämpöä eristävällä raken-.···’ teella ko. elimen 21 jäähdytetyistä sivuista 23, jolloin kuitua 11 kohti olevan kärjen 22 lämpötila säilyy elimen 21 muita osia korkeampana.

35

Kuvissa 4 ja 5 on vielä periaatteellisesti esitetty eräs termoforeettisen keräimen 40 verkkomainen rakenne. Kuidun 11 ympärille on järjestetty 10 114312 verkkomainen jäähdytetty elin 41, jonka elimen 41 pinta-ala kuidusta 11 käsin tarkasteltuna on pieni, mutta joka verkkomainen elin 41 tarjoaa riittävän kylmän pinta-alan epäpuhtaushiukkasten tehokkaaseen termoforeettiseen keräämiseen. Verkkomaisen elimen 41 jäähdytys 5 tapahtuu johtamalla mainitusta elimestä lämpöä pois elimen 41 kiinnitykseen käytettävien tukielinten 42 avulla. Tukielimet 42 voivat itsessään olla esimerkiksi sisäisellä nestejäähdytyksellä varustettuja.

Keksinnön eri edellä esitettyjen suoritusmuotojen yhteydessä esitettyjä 10 toimintatapoja ja laitteiston rakenteita eri tavoin yhdistelemällä voidaan aikaansaada erilaisia keksinnön suoritusmuotoja, jotka ovat keksinnön hengen mukaisia. Tämän vuoksi edellä esitettyjä esimerkkejä ei tule tulkita keksintöä rajoittavasti, vaan keksinnön suoritusmuodot voivat vapaasti vaihdella jäljempänä patenttivaatimuksissa esitettyjen keksin-15 nöllisten piirteiden puitteissa.

20

Claims (8)

114312

1. Menetelmä optisen kuidun (11) valmistuksessa, jossa menetelmässä kuituaihio (12) sijoitetaan pystysuuntaisesti vetouuniin (10) tai vastaa- 5 vaan, jossa vetouunissa (10) kuituaihiota (12) kuumennetaan kuumen-nusvyöhykkeessä siten, että kuituaihion (12) alapäähän näin muodostuvasta sulasta vyöhykkeestä (16) muodostetaan ohutta kuitua (11) painovoiman ja/tai kuituun (11) kohdistetun alaspäin suuntautuvan vedon avulla, ja muodostuva kuitu (11) ohjataan jäähtymään hallitusti 10 kuumennusvyöhykettä seuraavaan jatkoputkeen (19), jossa jatkoput-kessa (19) kuitua (11) ympäröivästä kaasuvirtauksesta (18) poistetaan epäpuhtauksia kondensaatiota hyväksi käyttäen, tunnettu siitä, että mainitun kuumennusvyöhykkeen jälkeen sulan tai vielä osittain sulan kuidun (11) kulkureitin varrelle jatkoputkeen (19) sijoitetaan yksi tai 15 useampia jäähdytettyjä elimiä (21,31,41) keräämään termoforeettisesti pinnalleen kuitua (11) ympäröivän kaasuvirtauksen (18) sisältämiä epäpuhtaushiukkasia, ja että mainitut yksi tai useampi jäähdytetty elin (21.31.41) muotoillaan ja sijoitetaan siten, että mainitun elimen/elinten (21.31.41) peittämä avaruuskulma kuidusta (11) käsin tarkasteltuna on 20 pieni, jolloin mainittu elin/elimet (21,31,41) eivät säteilylämmönsiirron kautta olennaisesti jäähdytä kuitua (11). ' I ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ; . mainitut yksi tai useampi jäähdytetty elin (21,31,41) sijoitetaan ympä- 25 röimään symmetrisesti kuidun (11) kulkureittiä. «·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun yhden tai useamman jäähdytetyn elimen (21,31,41) etäisyyttä suhteessa kuituun (11) säädetään kuidunvetoprosessin aikana. 30

4. Laitteisto optisen kuidun (11) valmistamiseksi, joka laitteisto käsittää .v, ainakin pystysuuntaiselle kuituaihiolle (12) tarkoitetun vetouunin (10) tai vastaavan, jonka vetouunin (10) kuumennusvyöhykkeessä kuituaihio (12) on järjestetty kuumennettavaksi siten, että kuituaihion (12) ala-35 päähän muodostuvasta sulasta vyöhykkeestä (16) muodostetaan : ohutta kuitua (11) painovoiman ja/tai kuituun (11) kohdistettavan alas päin suuntautuvan vedon avulla, ja joka muodostuva kuitu (11) ohja- 114312 taan jäähtymään hallitusti kuumennusvyöhykettä seuraavaan jatkoput-keen (19), joka jatkoputki (19) käsittää edelleen välineet epäpuhtauksien poistamiseksi kuitua (11) ympäröivästä kaasu virtauksesta (18) kondensaatiota hyväksi käyttäen, tunnettu siitä, että mainitussa lait-5 teistossa mainitun kuumennusvyöhykkeen jälkeen sulan tai vielä osittain sulan kuidun (11) kulkureitin varrelle jatkoputkeen (19) on sijoitettu yksi tai useampia jäähdytettyjä elimiä (21,31,41) keräämään termofo-reettisesti pinnalleen kuitua (11) ympäröivän kaasuvirtauksen (18) sisältämiä epäpuhtaushiukkasia, ja että mainitut yksi tai useampi jäähdy-10 tetty elin (21,31,41) on muotoiltu ja sijoitettu siten, että mainitun eli-men/elinten (21,31,41) peittämä avaruuskulma kuidusta (11) käsin tarkasteltuna on pieni, jolloin mainittu elin/elimet (21,31,41) eivät säteily-lämmönsiirron kautta olennaisesti jäähdytä kuitua (11).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että maini tut yksi tai useampi jäähdytetty elin (21,31,41) on sijoitettu ympäröimään symmetrisesti kuidun (11) kulkureittiä.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 20 mainitun yhden tai useamman jäähdytetyn elimen (21,31,41) etäisyys suhteessa kuituun (11) on järjestetty säädettäväksi kuidunvetoproses-;· sin aikana. •

7. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen 4-6 mukainen laitteisto, ': 25 tunnettu siitä, että mainitut jäähdytetyt elimet (21,31) koostuvat kuidun »· j (11) vetosuunnassa rivoitetusta rakenteesta (20,30), jossa mainitussa rakenteessa (20,30) yksittäiset rivat/elimet (21,31) ovat kuidun (11) kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa poikkileikkaukseltaan kiilamaisia tai suorakaiteenmuotoisia, ja joiden elinten (21,31) ka-30 peammat kärjet/sivut (22,32) on suunnattu kohti kuitua (11).

8. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu jäähdytetty elin (41) koostuu kuitua (11) sen pituussuunnassa ympäröivästä verkkomaisesta rakenteesta (40). v : 35 114312