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Dokumentenidentifikation DE3935777A1 02.05.1991
Titel Vorrichtung zum Bestrahlen einer optischen Faser
Anmelder AEG Kabel AG, 4050 Mönchengladbach, DE
Erfinder Leppert, Hans-Detlef, Dipl.-Phys. Dr.;
Lysson, Hans-Jürgen, Dipl.-Ing., 4050 Mönchengladbach, DE;
Zamzow, Peter, Dipl.-Ing., 4630 Bochum, DE;
Berndt, Jürgen, Dipl.-Ing., 4060 Viersen, DE
DE-Anmeldedatum 27.10.1989
DE-Aktenzeichen 3935777
Offenlegungstag 02.05.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.05.1991
IPC-Hauptklasse G21K 5/00
IPC-Nebenklasse F21V 7/14   C03C 25/00   G02B 6/00   G02B 6/44   
IPC additional class // H05B 41/24  
Zusammenfassung Bei einer Vorrichtung zum Aushärten des noch flüssigen Oberflächenschutzes auf einer optischen Faser mittels einer Bestrahlungseinrichtung mit einer Zentriervorrichtung, wobei mehrere langgestreckte Lampen mit elliptischen Reflektoren vorgesehen ist und diese Lampen in den äußeren Brennlinien der Reflektoren angeordnet sind und ihre jeweils zweite Brennlinie nahe der Oberfläche der zu bestrahlendn optischen Faser (1) vorgesehen ist, ist vorgesehen, daß die Lampen (4) in einem hochfrequenten Strahlungsfeld angeregt werden und jeder Lampe eine Frequenz des Strahlungsfeldes zugeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Aushärten von Kunststoffbeschichtungen, insbesondere in der Fertigung von Glasfasern für optische Zwecke, werden UV-Lampen eingesetzt. Insbesondere zur Aushärtung des Oberflächenschutzes auf optischen Glasfasern sind UV-Lampen mit einem Quecksilberdampf-Elektrodenbrenner und einem elliptischen Reflektor im Einsatz. Mit zwei hintereinander angeordneten Lampen wird eine Abzugsgeschwindigkeit der Glasfaser von etwa 80 m/min erreicht. Diese Lampen sind mit Wasser und zusätzlich mit Luft gekühlt.

Aus der Europäischen Patentanmeldung 2 28 896 ist ein UV-Aushärtesystem bekannt, bei dem eine optische Faser mittels einer UV-Lampe und einem geschlossenen elliptischen Spiegel bestrahlt wird. Um die Abzugsgeschwindigkeit der Glasfasern zu steigern, müssen mehrere dieser Lampen hintereinander angeordnet werden. Da jedoch die Bauhöhe der gesamten Apparatur einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten darf, sind andere Maßnahmen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche bei vorgegebener Bauhöhe eine möglichst intensive UV-Bestrahlungsintensität auf der Oberfläche einer optischen Faser realisiert. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen aufgeführten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit drei Lampen.

In einem Gehäuse (9), welches die Lampen oder Strahler 4, die Reflektoren 3 und die Hochfrequenz-Erzeuger 5 enthält, sind unter einem Winkel von 120° vorzugsweise drei Quecksilberdampfstrahler eingebaut. Die dazu gehörenden, um 120° versetzten elliptischen Reflektoren 3 für diese Lampe können durch Biegen über eine Schablone einfach hergestellt werden. Die drei Reflektoren 3 sind in entsprechende Halter 6 geklemmt. Über die Zu- und Abflüsse 7 wird das Gehäuse mit Wasser gekühlt. Die Kühlluft wird über Filter in die Reflektorenkammern 8 geblasen. Bei der Beschichtung einer optischen Faser ist es notwendig, sie vor Turbulenzen der Kühlluft zu schützen. Deshalb ist um die Faser ein Faserschutzrohr 5 angebracht. Das Innere des Faserschutzrohres 5 wird in bekannter Weise mit Stickstoff bespült. Die Konstruktion der symmetrischen Anordnung der drei Brenner 4 und der drei elliptischen Reflektoren 3 bietet den Vorteil, daß die UV-Strahlen von allen Seiten auf den Brennpunkt treffen und somit die Oberfläche der mit Lack beschichteten Faser rundum gleichmäig bestrahlt wird. Damit ist eine intensive Aushärtung bei hoher Abzugsgeschwindigkeit gegeben.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein oder mehrere Magnetrons in ein Entladungsgefäß Hochfrequenzenergie abgeben, so daß eine Gasentladung entsteht, welche UV-Strahlung abgibt.

Spiegelsysteme unterstützen das Abstrahlen der UV-Energie in Richtung auf die Faser. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise drei symmetrisch angeordnete Magnetrons vorgesehen. Die Gasfüllung in der Lampe bzw. dem Entladungsrohr 4 ist so gewählt, daß ein zur Aushärtung des Kunststoffs günstiger UV-Strahlungsbereich bevorzugt angeregt wird.

Die Entladungsgefäße sind normalerweise Rohre, an deren Innenseite ein Kühlmantel vorgesehen ist. Durch diesen Kühlmantel zirkuliert eine Flüssigkeit, welche im Falle der Hochfrequenz-Anregung eine geringe HF-Absorption aufweist und beispielsweise aus destilliertem H2O besteht. Die Energie kann außer in ein gerade, doppelwandiges Rohr auch in ein wendelförmig ausgebildetes Rohr als elektromagnetsche Welle eingekoppelt werden.

Die in der Figur dargestellten Öffnungen A, B und C können einerseits der Kühlluftzufuhr dienen, in einer Variante der Erfindung können die Magnetrons 5 aber auch dort angebracht werden. Die Spiegel brauchen dann im Scheitel keine Schlitze aufzuweisen, da die HF-Energie nun durch die Öffnungen A, B und C eingespeist wird.

Als Reflektor kommt auch eine mit einer sehr dünnen (< 1 µm) Schicht Aluminium bedampfte Kunststoff-Folie in Betracht. Die Schichtdicke ist so gewählt, daß gerade 80-90% des UV-Lichts reflektiert werden. Dabei wird mehr als 50% der Hochfrequenz-Energie durchgelassen.

Statt drei Lampen im Abstand von 120° kann man auch vier Lampen mit entsprechenden Reflektoren in einem Winkelabstand von 90° vorsehen. Auch zwei Lampen im Abstand von 180° sind denkbar. Um eine noch gleichmäßigere Bestrahlung zu gewährleisten, können die Lampen auch mit dem Lampengehäuse gedreht bzw. geschwenkt werden.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß höhere Abzugsgeschwindigkeiten möglich sind. Es findet eine bessere Aushärtung des Oberflächenschutzes statt. Der Oberflächenschutz ist z. B. UV-aushärtbares Acrylat (Polyester- und/oder Urethanacrylat). Durch die intensive Kühlung haben auch die Brenner eine hohe Lebenserwartung und die IR-Bestrahlung der Faser wird reduziert, so daß der abgedampfte Monomeranteil ebenfalls drastisch reduziert wird.

Hierdurch werden die Wartungsintervalle (Austausch des Quarzglasschutzrohres (Faserschutzrohr) verlängert. Die UV-Lampen werden unter dem Handelsnamen "fusion lamps" vertrieben. Sie werden mit etwas unterschiedlichen Frequenzen angeregt, damit sich die einzelnen Magnetrons bzw. HF-Sender nicht gegenseitig stören. Vorzugsweise ist das Lampengehäuse auf einen Manipulator montiert, der eine exakte Justierung der Faser in den Brennpunkt der Spiegelanordnung gestattet.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Aushärten des noch flüssigen Oberflächenschutzes auf einer optischen Faser mittels einer Bestrahlungseinrichtung mit einer Zentriervorrichtung, wobei mehrere langgestreckte Lampen mit elliptischen Reflektoren vorgesehen und diese Lampen in den äußeren Brennlinien der Reflektoren angeordnet sind und ihre jeweils zweite Brennlinie nahe der Oberfläche der zu bestrahlenden optischen Faser (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen (4) in einem hochfrequenten Strahlungsfeld angeregt werden und jeder Lampe eine Frequenz des Strahlungsfeldes zugeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Brennlinien mit der Symmetrieachse der zu bestrahlenden optischen Faser (1) zusammenfallen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elliptischen Reflektoren (3) für HF-Energie durchlässig sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsfeld durch Lücken zwischen den Reflektoren (3) in die Lampen (4) eingekoppelt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen (4) und die elliptischen Reflektoren (3) um jeweils 120° versetzt sind.
  6. 6 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier um 90° versetzte Lampen vorgesehen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen (4) Quecksilberdampfstrahler sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung um die Symmetrieachse des längslaufenden Objektes schwenkbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elliptischen Reflektoren höchstens bis zu den Schnittlinien realisiert sind, an denen sie sich gegenseitig durchdringen.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (3) Schlitze senkrecht zur Ellipsenebene in Richtung der langgestreckten Lampen (4) aufweisen.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (3) aus einer Trägerfolie für eine dünne Schicht bestehen, wobei die dünne Schicht UV-Licht reflektiert jedoch für Hochfrequenz im GHz-Bereich durchlässig ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungsfrequenzen für die Lampen (4) im Bereich von 2,4 bis 2,5 GHz liegen.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstrahlen der Hochfrequenz-Energie ein Magnetron vorgesehen ist.






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