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Dokumentenidentifikation DE69321890T2 27.05.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0579388
Titel Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Anmelder The Furukawa Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Naka, Yasuhiro, Ichihara-shi, Chiba-ken 290, JP;
Komura, Yukio, 3-405 Shallman-makuhari, Chiba-shi, Chiba-ken 262, JP
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69321890
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 18.06.1993
EP-Aktenzeichen 933047987
EP-Offenlegungsdatum 19.01.1994
EP date of grant 04.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.1999
IPC-Hauptklasse C03B 37/027
IPC-Nebenklasse C03C 25/02   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser, wobei eine aus einem Lichtleitfaser-Vorformling in einem Heizofen gezogene Lichtleitfaser mit Hilfe eines Kühlgases in einer unterhalb des Heizofens angeordneten Kühlvorrichtung gekühlt und anschließend mit einem Kunstharz beschichtet wird, sowie eine Herstellungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Eine Lichtleitfaser wird durch Erhitzen eines Lichtleitfaser-Vorformlings in einem Heizofen und anschließendes Ziehen desselben hergestellt. So wird beispielsweise eine Einmode-Lichtleitfaser hergestellt, die einen Kern mit einem Durchmesser von 10 um in der Mitte und einen den Kern umgebenden Mantel mit einem Durchmesser von 125 um aufweist. Mit Hilfe eines Kunstharzbeschichters, der unterhalb des Heizofens angeordnet ist, wird die Umfangsoberfläche der in dem Heizofen gezogenen Lichtleitfaser mit einem Schutzkunstharz beschichtet.

Die Lichtleitfaser besitzt unmittelbar, nachdem sie in dem Heizofen gezogen und aus dem Heizofen herausgezogen worden ist, eine hohe Temperatur von beispielsweise ca. 800ºC. Soll eine Lichtleitfaser mit einer derartig hohen Temperatur mit Hilfe eines Kunstharzbeschichters mit einem Schutzkunstharz beschichtet werden, wird durch das Erhitzen die Viskosität des Schutzkunstharzes erhöht, so daß die Lichtleitfaser nicht gut mit dem Schutzkunstharz beschichtet werden kann. Daher wurde die Lichtleitfaser, nachdem sie in dem Heizofen gezogen worden ist und bevor sie mit Hilfe des Kunstharzbeschichters beschichtet wird, auf eine bestimmte Temperatur fremdgekühlt.

Die ungeprüfte veröffentlichte (und nachfolgend als JPP 53(1978)-125857 bezeichnete) japanische Patentanmeldung (Kokai) 53(1978)-125857 offenbart ein Verfahren zum Fremdkühlen der Lichtleitfaser, wobei Luft von einer Vielzahl von Einspritzanschlüssen senkrecht zur Laufrichtung der Lichtleitfaser geblasen wird. Bei diesem Verfahren kann nicht ausreichend gekühlt werden, falls lediglich ein Einspritzanschluß zum Kühlen vorgesehen ist, so daß eine Vielzahl von Einspritzanschlüssen zum Kühlen erforderlich ist. Die Kühlvorrichtung wird demzufolge komplex, so daß das Problem auftritt, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der Lichtleitfaser größer wird und die Kosten für die Herstellungsvorrichtung höher werden. Des weiteren weist dieses Verfahren das Problem auf, daß die Abmessung der Kühlvorrichtung senkrecht zur Laufrichtung der Lichtleitfaser, d. h. die Durchmesserabmessung der Kühlvorrichtung, größer wird. Des weiteren wird bei diesem Verfahren eine Einrichtung zum Abführen der Kühlluft nach dem Kühlvorgang in die Umgebung der Kühlvorrichtung benötigt. Wird die Kühlluft heizofenseitig oberhalb der Kühlvorrichtung abgeführt, gelangt die Kühlluft in den Heizofen, was das Problem zur Folge hat, daß sich die Qualität der Lichtleitfaser verschlechtert. Eine genaue Erläuterung des Problems der Verschlechterung der Qualität der Lichtleitfaser, welches auftritt, wenn die Kühlluft in den Heizofen gelangt, folgt später anhand eines weiteren herkömmlichen Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Die JPP 60(1985)-65747 offenbart als Verfahren zum Fremdkühlen der Lichtleitfaser nach dem Ziehen in dem Heizofen ein Verfahren zum Erzeugen eines Kühlmittel- Wirbelstroms auf dem Außenumfang der Lichtleitfaser mit Hilfe des Kühlmittels, wobei die Lichtleitfaser mit Hilfe des Wirbelstroms dieses Kühlmittels gekühlt und gleichzeitig der Lauf der Lichtleitfaser mit Hilfe dieses Wirbelstroms aufrecht erhalten wird. Auch bei diesem Verfahren tritt jedoch das Problem auf, daß das Kühlmittel in den oberhalb der Kühleinheit angeordneten Heizofen eintritt, wodurch die Qualität der Lichtleitfaser in dem Heizofen verschlechtert wird. Des weiteren tritt bei diesem Verfahren das Problem auf, daß die Anordnung zur Erzeugung des Wirbelstroms komplex ist, so daß entsprechend der Aufbau der Kühlvorrichtung komplex wird.

Die JPP 1(1990)-208345 und JPP 2(1991)-188451 offenbaren ein Verfahren zum Bereitstellen einer Gaskühlröhre, die die Peripherie der in dem Heizofen gezogenen Lichtleitfaser umgibt und gegenüberliegend zu der Lichtleitfaser spiralenförmig perforiert ist, wobei das Kühlgas von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt in diese Kühlröhre eingeführt und von den Löchern der Kühlröhre auf die Lichtleitfaser geblasen wird, um somit die Lichtleitfaser zu kühlen. Da die gegenüberliegend zu der Lichtleitfaser spiralförmig perforierte Gaskühlröhre vorgesehen ist, ist auch bei diesem Verfahren der Aufbau der Kühlvorrichtung komplex, und es besteht das weitere Problem, daß die Strömungsrate des in die Gaskühlröhre eingeführten Gases exakt gesteuert werden muß, um die Lichtleitfaser gleichmäßig zu kühlen, so daß die Steuerung der Strömungsrate aufwendig wird.

Wie zuvor erwähnt worden ist, ist zur Beschichtung der in dem Heizofen gezogenen Lichtleitfaser mit einem Schutzkunstharz eine Fremdkühlung erforderlich, wobei mit einer derartigen Fremdkühlung das Problem verbunden ist, daß sich die Qualität der Lichtleitfaser verschlechtert, wie es zuvor erwähnt worden ist und nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben wird. Nachfolgend wird zudem ausführlich ein weiteres herkömmliches Lichtleitfaser-Kühlverfahren beschrieben, welches aufgrund der Tatsache, daß das aus der Kühlvorrichtung ausströmende Kühlgas in den zuvor erwähnten Heizofen eintritt, zu dem Problem führt, daß sich die Qualität der Lichtleitfaser verschlechtert.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser mit einer Kühlvorrichtung 4 zum Fremdkühlen, wobei als Kühlgas Helium (He) verwendet wird, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Der untere Abschnitt des Lichtleitfaser-Vorformlings 2 wird innerhalb des Heizofens 1 erhitzt, um zu schmelzen, und die Lichtleitfaser 3 wird aus dem erhitzten und geschmolzenen Abschnitt des Lichtleitfaser-Vorformlings gezogen. Die somit erhaltene und gezogene Lichtleitfaser 3 wird aus dem an der Unterseite vorgesehenen Lichtleitfaserausgang 11 herausgezogen und in einen röhrenförmigen Kühlkörper 5 der stromabwärts von dem Heizofen 1 angeordneten Kühlvorrichtung 4 eingeführt. Nachdem die Lichtleitfaser 3 mit Hilfe des He-Gases in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 fremdgekühlt worden ist, wird die Lichtleitfaser 3 durch den unterhalb der Kühlvorrichtung 4 angeordneten Kunstharzbeschichter 6 geführt, um die Lichtleitfaser mit einem Schutzkunstharz zu beschichten. Des weiteren wird der auf die Lichtleitfaser 3 aufgebrachte Kunstharz mit Hilfe eines Kunstharzaushärters 7 ausgehärtet, die Laufrichtung der Lichtleitfaser wird mit Hilfe einer Umlenkrolle (oder einer Umlenkscheibe) 27 verändert, und die mit dem Kunstharz beschichtete Lichtleitfaser wird von einer (nicht gezeigten) Aufnahmemaschine aufgenommen, die anschließend vorgesehen ist. Beträgt die Zugrate 300 m/min. fließt das He-Gas in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 beispielsweise mit einer Strömungsrate von 10 l/min. um die Lichtleitfaser 3 fremd zu kühlen. Da He-Gas leichtgewichtig ist, wird das He-Gas üblicherweise über einen im unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 vorgesehenen Kühlgas-Einspritzanschluß 8 eingespritzt und über einen im oberen Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 vorgesehenen Lichtleitfasereinlaß 9 herausgeblasen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser, die He-Gas als Kühlgas verwendet, ist die He-Gasmenge, welche über den als Durchgangsloch für die Lichtleitfaser dienenden Lichtleitfasereinlaß 9 an der Oberseite des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 entweicht, groß, auch wenn das He-Gas in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 eingeführt wird, da die Masse des He-Gases gering und zudem der Difussionskoeffizient hoch ist. Bei einer Zugrate von 300 m/min beträgt die in den röhrenförmigen Körper 5 einzuführende He-Gasmenge ca. 10 l/min. und die He-Gaskonzentration innerhalb des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 beträgt stets 50% oder weniger, so daß das Problem auftritt, daß die Luft der Außenumgebung in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 eindringt, der in der Luft mitgeführte Staub vor dem Aufbringen des Kunstharzes in Kontakt mit der Lichtleitfaser 3 kommen kann und auf der Lichtleitfaser 3 Kratzer oder dergleichen ausgebildet werden, so daß die Lichtleitfaser 3 bei einer mittleren Zugkraft von 6 kg oder weniger bricht.

Eigentlich ist zum Füllen des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 mit dem He-Gas vorzugsweise kein Anschluß zum Abführen des He-Gases vorgesehen; um jedoch die Lichtleitfaser 3 durch die Kühlvorrichtung 4 zu führen, ist es erforderlich, am oberen Abschnitt bzw. unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 den Lichtleitfasereinlaß 9 bzw. den Lichtleitfaserausgang 10 mit einem Durchmesser von ca. 10 mm vorzusehen. Bei einer Zugrate von 300 m/min und einer geringen He-Gasströmungsrate von beispielsweise 10 l/min beträgt die Strömungsrate des aus dem Lichtleitfasereinlaß 9 herausgeblasenen He-Gases ca. 2 m/sec. In letzter Zeit besteht jedoch die Tendenz, die Zugrate von 300 in/min auf ca. 600 m/min zu erhöhen, was dem doppelten Wert entspricht, um die Produktivität der Lichtleitfaser zu erhöhen. Zur Verbesserung der Kühlfähigkeit der Lichtleitfaser 3 ist es in diesem Fall erforderlich, auch das He-Gas in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 mit einer näherungsweise zweifachen Durchströmungsrate, beispielsweise mit 20 l/min. zu führen, so daß von dem Lichtleitfasereinlaß 9 unmittelbar oberhalb des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 He-Gas mit einer hohen Geschwindigkeit von ca. 4 m/sec ausgeblasen wird. Wird eine große He-Gasmenge von dem Lichtleitfasereinlaß 9 in den oberhalb von ihm angeordneten Bereich ausgeblasen, tritt das He-Kühlgas von dem oberhalb des Lichtleitfasereinlasses 9 angeordneten Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens 1 in den Heizofen 1 ein, wobei der He-Gasfluß mit hoher Geschwindigkeit die Umgebungsluft mitreißt. In den Heizofen 1 wird somit ein Inertgas eingefüllt, wobei jedoch das Problem auftritt, daß der in der Luft enthaltene Staub in den Heizofen 1 eindringt oder das Heizofenmaterial aufgrund des eintretenden Gases verbrannt wird, so daß Staub erzeugt wird, und der Staub bleibt an der Lichtleitfaser 3 zum Zeitpunkt der Ausbildung des Kerns und des Mantels durch Erhitzen und Schmelzen innerhalb des Heizofens 1 haften. Dadurch wird die Lichtleitfaser 3 beschädigt und die Festigkeit der Lichtleitfaser 3 verschlechtert. D. h. bei einer derartigen Verdopplung der Zugrate wird auch die Zufuhrmenge des in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 eingeführten He-Gases, d. h. 10 l/min. verdoppelt, und auch der mitgerissene Luftstrom wird verdoppelt, so daß sich auch die Wahrscheinlichkeit, daß Staub auf der Lichtleitfaser 3 haften bleibt, verdoppelt und die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser 3 mindestens doppelt so groß wird.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser, wobei eine Lichtleitfaser gezogen und zudem auf herkömmliche Art und Weise unter Verwendung von Luft als Kühlmittel fremdgekühlt wird. Diese Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser verwendet anstelle des teuren He-Gases ein billiges Gas als Kühlmittel und ist daher hinsichtlich der Kosten verglichen mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern vorteilhaft.

Gemäß Fig. 2 ist zwischen einem Heizofen 1 und einem Kunstharzbeschichter 6 eine Kühlvorrichtung 4A vorgesehen, wobei innerhalb eines röhrenförmigen Kühlkörpers 5A dieser Kühlvorrichtung 4A Gasblasedüsen 12a-12d, die jeweils eine in Fig. 3 gezeigte Struktur aufweisen, in einer Vielzahl von Stufen angeordnet sind, und von diesen Gasblasedüsen 12a-12d wird zur Fremdkühlung der Lichtleitfaser 3 Kühlluft mit hoher Geschwindigkeit auf die Lichtleitfaser 3 geblasen, nachdem sie von Staub gereinigt worden ist. D. h. die Gasblasedüsen 12a-12d sind in einer Vielzahl von Stufen senkrecht entlang der Durchlaufrichtung der Lichtleitfaser 3 innerhalb des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A der Kühlvorrichtung 4A angeordnet. Zum Kühlen der Lichtleitfaser 3 wird von diesen Kühlgasblasedüsen Kühlluft als Kühlgas auf die Lichtleitfaser 3 geblasen. Von dieser Vielzahl von Stufen von Gasblasedüsen 12a-12d bläst die in der obersten Stufe angeordnete Gasblasedüse 12a in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5A das Kühlgas nach unten. Es ist zu beachten, daß unabhängig von der mit Hilfe der Gasblasedüsen 12a-12d gekühlten Lichtleitfaser 3 von Gaszufuhranschlüssen 14 im linken und rechten oberen Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A saubere Luft über einen Filter 13 in den röhrenförmigen Kühlkörper 5A eingeführt wird, um die Ablagerung von Staub auf der Lichtleitfaser 3 zu verhindern.

Des weiteren sind bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern mit einer Kühlvorrichtung 4A ein Lichtleitfasereinlaß 9 bzw. ein Lichtleitfaserausgang 10 am oberen Abschnitt bzw. unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A vorgesehen, um die Lichtleitfaser 3 durch den röhrenförmigen Kühlkörper 5A zu führen, so daß die Luft von dem Lichtleitfasereinlaß 9 mit hoher Geschwindigkeit direkt nach oben und zu dem Heizofen 1 hin ausgeblasen wird. Ist die Gasblasedüse 12a der obersten Stufe im Gegensatz durch Darstellung nach oben gerichtet, wird natürlich von dem Lichtleitfasereinlaß 9 eine größere Luftmenge zu dem unmittelbar darüber angeordneten Heizofen 1 geblasen und tritt über den Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens in den Heizofen 1 ein. Wird beispielsweise über den Gaszufuhranschluß 14 und den Filter 13 saubere Luft mit einer Rate von ca. 2 m³/min in das Innere des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A eingeführt, beträgt der Differenzdruck zwischen dem Inneren und dem Äußeren des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A ca. 1 mmH&sub2;O, so daß die Luft bei einem Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 9 von ca. 10 mm von dem Lichtleitfasereinlaß 9 mit ca. 20 l/min ausgeblasen wird und die restliche Luft durch andere Öffnungen, wie beispielsweise den Faserausgang 10, entweicht. Die Gasströmungsrate der über den Lichtleitfasereinlaß 9 ausströmenden Luft beträgt zu diesem Zeitpunkt ca. 4 m/sec. Auch diese Luft reißt die Luft in der Umgebung des Heizofens 1, welche Staub enthält, mit und tritt über den Lichtleitfaserausgang 11 in den Heizofen 1 ein, so daß dieselben Probleme wie die unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnten Probleme die Folge sind.

D. h. sowohl bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als auch bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern muß zum Kühlen der Lichtleitfaser 3 in kürzerer Zeit die Kühlfähigkeit des Kühlgases erhöht werden, falls zur Verbesserung der Produktivität der Lichtleitfaser die Zugrate der Lichtleitfaser 3 auf 300 m/min oder höher, beispielsweise ca. 600 m/min. eingestellt ist. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Abstand zwischen dem Heizofen 1 und der in Fig. 1 gezeigten Kühlvorrichtung 4 sowie den Abstand zwischen dem Heizofen 1 und der in Fig. 2 gezeigten Kühlvorrichtung 4A so kurz wie möglich auszugestalten, um einen langen Kühlabschnitt zu gewährleisten. Ein kürzerer Kühlabschnitt ist hinsichtlich einer Verringerung der Größe der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern vorteilhaft. Wird der Kühlabschnitt kurz ausgestaltet, wird jedoch die Strömungsrate des von der Kühlvorrichtung 4 oder der Kühlvorrichtung 4A ausgestoßenen und zu dem Heizofen 1 sich ausbreitenden Kühlgases, d. h. des He- Gases oder der Luft, nicht so stark verringert, und der Kühlgasfluß reißt die Staub enthaltende Umgebungsluft mit. Dieses Kühlgas tritt in den Heizofen 1 ein, was das zuvor erwähnte Problem einer Verschlechterung der Festigkeit der Lichtleitfaser 3 zur Folge hat.

Diesbezüglich wurde, wie in Fig. 4 gezeigt ist, für die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern beispielsweise vorgeschlagen, von dem Lichtleitfasereinlaß 9 des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A ein Aufstiegunterdrückungsgas nach unten in den röhrenförmigen Kühlkörper SA zu blasen, um einen Aufstieg des Kühlgases, welches von dem Lichtleitfasereinlaß 9 am oberen Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A ausgeblasen wird, zu dem Heizofen 1 zu unterdrücken. Ein derartiges Verfahren weist jedoch das Problem auf, daß das Aufstiegunterdrückungsgas mit nahezu derselben Menge wie das von dem Lichtleitfasereinlaß 9 der Kühlvorrichtung 4A ausgestoßene Kühlgas nach unten geblasen werden muß, was einen nutzlosen Gasverbrauch zur Folge hat.

Es ist zu beachten, daß bei dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern unter Verwendung von Luft als Kühlgas die Luft eine geringere Kühlfähigkeit als He-Gas hat, so daß es verglichen zur Verwendung von He-Gas zu einer höheren Durchflußgeschwindigkeit der Kühlluft kommt. Auch dies hat zur Folge, daß während des Kühlens die Luft an der Peripherie der Lichtleitfaser 3 innerhalb des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A mitgerissen wird, so daß der Umfang der nach dem Austreten aus dem Lichtleitfasereinlaß 9 mitgerissenen Luft, die Umgebungsstaub enthält, größer wird. Diese Staub enthaltende Luft tritt in den Heizofen 1 ein, was das Problem zur Folge hat, daß aufgrund des Kontakts mit Staub die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser 3 höher wird. Beträgt beispielsweise die Strömungsrate der Kühlluft ca. 20 m/sec, wird verglichen mit dem Fall einer Verwendung von He-Gas die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts mit Staub 5 mal so groß oder höher.

Wird Kühlluft auf die Peripherie der Lichtleitfaser 3 geblasen, um diese zu kühlen, tritt beispielsweise der in Fig. 5 gezeigte Korrelationszusammenhang zwischen dem Staubpegel der Umgebung (d. h. der Peripherie der Kühlvorrichtung) und der Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser 3, d. h. der Anzahl von Brüchen pro Längeneinheit bei einer 1%-Dehnung während einer Überprüfung der Lichtleitfaser 3, auf. Soll wie in den letzten Jahren eine lange Lichtleitfaser 3, beispielsweise mit einer Länge von 100 km oder länger, hergestellt werden, muß die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser 3 auf 0,01 Brüche/km oder geringer verringert werden. Zu diesem Zweck ist eine Umgebung mit einem Reinheitsgrad der Klasse 1000 oder besser erforderlich, so daß die Herstellungskosten der Kühlvorrichtung und demzufolge die Herstellungskosten der gesamten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern zunehmen.

Diesbezüglich wurde auch in Erwägung gezogen, die gesamte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern in einer Reinheitsumgebung anzuordnen, aber die Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern besitzt eine Gesamtlänge von 10 m oder größer und die Kosten der Anordnung würden durch eine Anordnung der gesamten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern in einer Reinheitsumgebung weiter erhöht werden. Des weiteren erhöhen sich die Laufkosten der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern. Daher ist dies nicht praktikabel.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von einer Lichtleitfaser zu schaffen, wobei verhindert werden kann, daß das von der Kühlvorrichtung nach oben herausgeblasene Lichtleitfaser-Kühlgas an der Peripherie Luft, die Staub enthält, mitreißt und in den Heizofen eintritt, selbst wenn ein Aufstiegunterdrückungsgas oder dergleichen nicht verwendet wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern zu schaffen, wobei die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser ohne eine wesentliche Erhöhung der Kosten verringert werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser geschaffen, die umfaßt: einen Heizofen, der einen Lichtleitfaser-Vorformling erhitzt, aus dem eine Lichtleitfaser mit einem Kern und einem Mantel gezogen wird, eine Kühlvorrichtung mit einem ersten Lichtleitfaser- Durchgangsabschnitt, der unterhalb des Heizofens angeordnet ist und die aus dem Heizofen herausgezogene Lichtleitfaser aufnimmt, mit einem Kühlmittel zum Fremdkühlen der aufgenommenen Lichtleitfaser mit Hilfe eines Kühlgases und mit einem zweiten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt, durch den die gekühlte Lichtleitfaser herausgezogen wird, und

eine Kunstharz-Beschichtungseinrichtung, welche stromabwärts von der Kühlvorrichtung angeordnet ist, zum Beschichten der gekühlten und durch den zweiten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt herausgezogenen Lichtleitfaser mit einem Schutzkunstharz,

wobei der erste Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt mit einem Kühlgasauslaßmittel versehen ist, um das aus dem ersten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt herausgeblasene Kühlgas mit einem bestimmten Winkel zu der Laufachse der Lichtleitfaser zu richten. Vorzugsweise weist das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel ein Loch auf, welches genauso groß wie das oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels angeordnete erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch ist und somit ein Loch bildet, welches abweichend von der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser orientiert ist.

Insbesondere weist das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel vorzugsweise einen Gasbehälter auf, der das zuvor erwähnte ausgeblasene Kühlgas ansammelt und zwischen dem oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels angeordneten zuvor erwähnten ersten Lichtleitfaser-Durchgangsloch und dem Loch des zuvor erwähnten Kühlgasauslaßmittels angeordnet ist.

Insbesondere weist das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel einen Flansch mit einem Loch auf, welches im wesentlichen genauso groß wie das oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels angeordnete und zuvor erwähnte erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch ist, sowie einen röhrenförmigen Abschnitt, der mit dem Flansch verbunden ist, einen größeren Innendurchmesser als der Flansch besitzt und den zuvor erwähnten Gasbehälter definiert, und ein Düsenteil, welches in seiner senkrecht zur Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser verlaufenden Oberfläche ein Loch aufweist, daß genauso groß wie das Loch oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels ist, wobei die Oberfläche des Düsenteils mit dem zuvor erwähnten bestimmten Winkel zu der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser geneigt angeordnet ist.

Des weiteren weist das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel insbesondere einen Flansch mit einem Loch auf, welches im wesentlichen genauso groß wie das oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels angeordnete und zuvor erwähnte erste Lichtleitfaser- Durchgangsloch ist, sowie einen röhrenförmigen Abschnitt, der mit dem Flansch verbunden ist, einen größeren Innendurchmesser als der Flansch besitzt und den zuvor erwähnten Gasbehälter definiert, sowie ein röhrenförmiges Düsenteil, welches mit dem röhrenförmigen Abschnitt verbunden und mit einer Röhrenform bestimmter Länge ausgebildet ist, wobei die Richtung der Röhre exakt mit dem zuvor erwähnten bestimmten Winkel zu der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser geneigt angeordnet und das Loch der Röhre derart dimensioniert ist, daß die zuvor erwähnte Lichtleitfaser durch dessen Inneres verlaufen kann.

Darüber hinaus weist das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel insbesondere ein plattenartiges Teil auf, in welchem ein Loch ausgebildet ist, das groß genug ist, damit die zuvor erwähnte Lichtleitfaser hindurchpaßt, und welches oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels mit einer dem bestimmten Winkel exakt entsprechenden Neigung zu der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser angeordnet ist, wobei das ausgeblasene Kühlgas entlang der Unterseite des plattenartigen Teils geführt wird.

Der Innenabschnitt des zuvor erwähnten Kühlmittels ist insbesondere derart aufgebaut, daß er die Form einer Röhre mit einem Innenhohlraum besitzt, der groß genug ist, daß die zuvor erwähnte Lichtleitfaser durch das Innere des Innenhohlraums laufen kann, und daß das zuvor erwähnte Kühlgas von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt des Innenhohlraums fließen kann. Das zuvor erwähnte Kühlgasauslaßmittel besitzt ein Loch, welches genauso groß wie das der Oberseite des Innenhohlraums des zuvor erwähnten Kühlmittels zugeordnete und zuvor erwähnte erste Lichtleitfaser- Durchgangsloch ist und welches derart ausgebildet ist, daß es abweichend von der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser orientiert ist.

Des weiteren besitzt die zuvor erwähnte Kühlvorrichtung vorzugsweise an der Peripherie der Laufachse der Lichtleitfaser eine spiralenförmig in dem zuvor erwähnten Kühlmittel entlang der Laufachse der Lichtleitfaser angeordnete Kühlrippe, ein Kühlmittel, in dem die Kühlrippe untergebracht ist, sowie eine Einrichtung zum Drehen des Kühlmittels.

Insbesondere weist das zuvor erwähnte Kühlmittel eine Vielzahl von Kühlgas- Blasedüsen auf, durch deren Mittelpunkte hindurch die zuvor erwähnte Lichtleitfaser verläuft und die das Kühlgas derart ausblasen, daß die Lichtleitfaser an derjenigen Stufe, welche sie passiert, gekühlt wird, wobei die Kühlgas-Blasedüsen in mehreren Stufen entlang der Laufachse der Lichtleitfaser angeordnet sind.

Insbesondere ist in der Vielzahl von Gasblasedüsenstufen die Blasrichtung der Kühlgas- Blasedüse in der Nähe des zuvor erwähnten ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs von dem ersten Lichtleitfaser-Durchgangsloch weggerichtet, und die Blasrichtung der anderen Kühlgas-Blasedüsen ist entgegengesetzt zur Laufrichtung der zuvor erwähnten Lichtleitfaser eingestellt. Die zuvor erwähnte Kühlvorrichtung weist einen Kühlbehälter auf, in dem die Gasblasedüsen untergebracht sind und in dem das zuvor erwähnte erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch an seiner Oberseite und das zuvor erwähnte zweite Lichtleitfaser-Durchgangsloch an seiner Unterseite ausgebildet ist, sowie eine Luftabdichteinrichtung, die von dem oberen Abschnitt des Kühlbehälters in das Innere des Kühlbehälters saubere Luft einführt. Die zuvor erwähnte Kühlgasschlitzeinrichtung ist im Bereich des zuvor erwähnten ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs vorgesehen.

Des weiteren ist insbesondere die Blasrichtung der Vielzahl von Stufen von Kühlgas- Blasedüsen entgegengesetzt zur Laufrichtung der zuvor erwähnten Lichtleitfaser eingestellt. Wobei bei diesen Kühlgas-Blasedüsen die Blasrichtung der Gasblasedüse in der Nähe des zuvor erwähnten ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs exakt mit dem bestimmten Winkel zu der Laufachse der Lichtleitfaser ausgerichtet ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser geschaffen, wobei eine Lichtleitfaser in einem Heizofen aus einem Lichtleitfaser-Vorformling gezogen, die somit erhaltene Lichtleitfaser mit Hilfe einer unterhalb des Heizofens angeordneten Kühlvorrichtung gekühlt und anschließend auf ihrem Außenumfang mit Hilfe einer Kunstharz- Beschichtungseinrichtung mit Kunstharz beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlgasblasrichtung eines an der Oberseite der Kühlvorrichtung ausgebildeten Lichtleitfaser-Durchgangslochs abweichend von der Laufrichtung der Lichtleitfaser ausgerichtet ist.

Vorzugsweise wird dabei die Peripherie der zuvor erwähnten Kühlvorrichtung bezüglich der Außenumgebung mit Hilfe eines einen positiven Druck herbeiführenden und von Staub gereinigten Gases auf einem positiven Druck gehalten, wobei die zuvor erwähnte Lichtleitfaser mit Hilfe des zuvor erwähnten Kühlgases gekühlt wird.

Die Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser, die zur Durchführung dieses Verfahrens ausgestaltet ist, besitzt vorzugsweise einen Kühlmittelbehälter, der das zuvor erwähnte Kühlmittel umgibt und ein Lichtleitfaser-Durchgangsloch aufweist, welches nahezu denselben Durchmesser wie das an den beiden Enden des Innenhohlraums des zuvor erwähnten und den beiden Enden entsprechenden Kühlmittels ausgebildete Loch besitzt, sowie eine Gaseinspritzeinrichtung, die in einem zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem zuvor erwähnten Kühlmittel ausgebildeten Zwischenraum Gas mit einem positiven Druck einspritzt.

Das mit Hilfe der zuvor erwähnten Gaseinspritzeinrichtung eingespritzte Gas ist vorzugsweise Luft der Umgebungsatmosphäre, und die zuvor erwähnte Gaseinspritzeinrichtung besitzt einen Filter zum Reinigen der Luft.

Die zuvor erwähnte Kühlvorrichtung besitzt insbesondere einen Kühlmittelbehälter, der eine Vielzahl von Kühlgas-Blasedüsen umgibt und an seiner Ober- und Unterseite Lichtleitfaser-Durchgangslöcher sowie eine Gaseinspritzeinrichtung aufweist, die in einen zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem zuvor erwähnten Kühlmittel ausgebildeten Zwischenraum ein Gas mit positivem Druck einspritzt.

Der Kühlvorrichtungsbehälter, der die zuvor erwähnte Kühlvorrichtung umgibt, ist vorzugsweise in der Vorrichtung zur Erzeugung von Lichtleitfasern vorgesehen, und das zuvor erwähnte und den positiven Druck herbeiführende Gas ist in dem Kühlvorrichtungsbehälter abgedichtet.

Des weiteren kann bei dem zuvor beschriebenen Verfahren der zwischen der zuvor erwähnten Kühlvorrichtung und der zuvor erwähnten Kunstharz- Beschichtungseinrichtung vorhandene Zwischenraum gegenüber der Außenluft abgedichtet sein.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, die zur Durchführung dieses Verfahrens zur Herstellung von Lichtleitfasern vorgesehen ist, besitzt ein Abdichtmittel, welches den durchlaufenden Teil der zuvor erwähnten Lichtleitfaser gegenüber der Außenluft abdichtet und zwischen dem unteren Ende der zuvor erwähnten Kühlvorrichtung und der zuvor erwähnten Kunstharz-Beschichtungseinrichtung angeordnet ist.

Das zuvor erwähnte Abdichtmittel ist vorzugsweise durch ein ausdehnbares Material gebildet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die zuvor erwähnten Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie weitere Aufgaben und Merkmale werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas ein He-Gas verwendet wird,

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas Luft verwendet wird,

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer innerhalb der in Fig. 2 dargestellten Kühlvorrichtung und innerhalb der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Gasblasedüse,

Fig. 4 zeigt eine Teilansicht des Aufbaus einer weiteren herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern,

Fig. 5 zeigt eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen der Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser und dem Umgebungsstaub darstellt,

Fig. 6 zeigt eine Längsquerschnittsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas ein He-Gas verwendet wird, als ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Teilansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern mit einem in Fig. 6 gezeigten Gasauslaß als Mittelpunkt,

Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines abgewandelten Beispiels des in Fig. 6 gezeigten Gasauslasses,

Fig. 9 zeigt eine Längsquerschnittsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas Luft verwendet wird, als ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern,

Fig. 10 zeigt eine Kennlinie, die die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern und die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern darstellt,

Fig. 11 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern,

Fig. 12 zeigt eine Ansicht einer abgewandelten Ausbildung des Gasauslasses,

Fig. 13 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern,

Fig. 14 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas Luft verwendet wird, als ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern,

Fig. 15 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei als Kühlgas ein He-Gas verwendet wird, als ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, und

Fig. 16 und 17 zeigen Ansichten des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Lichtleitfaser unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 6 zeigt als ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, bei der als Kühlgas ein He-Gas verwendet wird. Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern entspricht der als eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern. Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern weist einen Heizofen 1, eine Kühlvorrichtung 4, einen Kunstharzbeschichter 6, einen Kunstharzaushärter 7, der den auf die Lichtleitfaser aufgebrachten Kunstharz aushärtet, und eine Umlenkrolle 27 auf. Der Lichtleitfaser-Vorformling 2 wird in dem Heizofen 1 erhitzt und gezogen und aus dem Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens als Lichtleitfaser 3 herausgezogen, um anschließend über den Lichtleitfasereinlaß 19 in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 im Inneren der Kühlvorrichtung 4 eingeführt zu werden. Die in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 gekühlte Lichtleitfaser 3 wird am Lichtleitfaserausgang 10 herausgezogen und dem Kunstharzbeschichter 6 zugeführt. Mit Hilfe des Kunstharzbeschichters 6 wird Kunstharz aufgebracht, anschließend wird der aufgebrachte Kunstharz mit Hilfe des Kunstharzaushärters 7 ausgehärtet und über die Umlenkrolle 27 von einer (nicht gezeigten) Aufnahmemaschine aufgenommen. Über den Kühlgaszufuhranschluß 8 am unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 wird in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 ein He-Gas als Kühlgas eingeführt, welches die durch das Innere des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 verlaufende Lichtleitfaser 3 kühlt.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist am oberen Ende des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 der Kühlvorrichtung 4 ein Gasauslaß 15 vorgesehen, der die Richtung des ausgeblasenen Gases beschränkt. Dieser Gasauslaß 15 ist durch einen mit dem oberen Ende des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 verbundenen Flansch 15a, einen mit diesem Flansch 15a verbundenen röhrenförmigen Abschnitt 15b und einem plattenartigen Düsenteil 15c, welches an dem oberen Ende dieses röhrenförmigen Abschnitts 15b geneigt zu demselben angebracht ist, gebildet. Das Düsenteil 15c weist den Lichtleitfasereinlaß 19 auf und ist exakt mit einem bestimmten Winkel θ zu der Längsachse der hindurchlaufenden Lichtleitfaser 3 geneigt und dient zudem als Düsenöffnung. Obwohl sich dieser Neigungswinkel θ abhängig von dem Abstand (der Entfernung) zwischen dem Heizofen 1 und der Kühlvorrichtung 4 variiert, ist es ausreichend, wenn er einen derartigen Wert besitzt, daß die Strömungsrate des über den Lichtleitfaserauslaß 19 ausgestoßenen Gases am Lichtleitfasereingang 11 des Heizofens 1 null wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt θ 30º, wenn die Entfernung zwischen dem Heizofen 1 und dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 auf 400 mm eingestellt ist. Des weiteren liegt der Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 zwischen 10 und 15 mm. Werden die Bedingungen auf diese Art und Weise eingehalten, ist die Blasrichtung ausgehend von dem Lichtleitfasereinlaß 19 der Kühlvorrichtung nicht mehr parallel zur Laufachse der Lichtleitfaser 3 und schließt mit der Laufachse der Lichtleitfaser 3 exakt den Winkel θ ein, auch wenn beispielsweise das dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 über den Kühlgaszufuhranschluß 8 zugeführte He-Gas einen Wert von 20 l/min oder höher annimmt, so daß die Strömungsrate des über den Lichtleitfaserauslaß 19 herausgeblasenen Gases bis zu ca. 4 m/min beträgt. Aus diesem Grund erreicht das He- Gas, welches von dem Lichtleitfasereinlaß 19 ausgeblasen wird und während seines Strömens die Staub enthaltende Luft an der Peripherie der Kühlvorrichtung 4 mitreißt, nicht den Lichtleitfasereingang 11 des Heizofens und tritt nicht in den Heizofen 1 ein. Demzufolge ist das mit dem Stand der Technik verbundene Problem einer Erhöhung der Bruchrate der Lichtleitfaser 3 aufgrund des Eintretens von Staub enthaltender Luft in den Heizofen 1 gelöst.

Für den Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 an der Oberseite des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ist beispielsweise ein Wert von ca. 10 bis 15 mm geeignet, da eine derartige Größe den Leckaustritt von Gas verringert und eine Berührung des Lichtleitfasereinlasses 19 durch die Lichtleitfaser 3 verhindert, was sonst passieren könnte, da eine Lichtleitfaser 3 mit einer hohen Laufgeschwindigkeit von ca. 300 bis 600 m/min vor- und zurückschwingt. Es ist zu beachten, daß die Lichtleitfaser 3, wie zuvor erwähnt worden ist, einen Durchmesser von 125 um besitzt. Zu Beginn des Ziehvorganges wird ein als Einfädelgewicht dienendes Gewicht in den Lichtleitfasereinlaß 19 eingeführt, welches einen Außendurchmesser besitzt, der größer als der Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 ist, so daß es auch möglich ist, die Größe des Lichtleitfasereinlasses 19 derart variabel auszugestalten, daß zu diesem Zeitpunkt der Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 größer als der Außendurchmesser dieses Gewichtes ist, wobei der Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 nach dem Passieren dieses Gewichts verringert wird. Darüber hinaus besitzt der Lichtleitfaserausgang 10 am Boden des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 einen zu dem Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 ähnlichen Innendurchmesser.

Der Gasauslaß 15 kann vorzugsweise derart ausgestaltet sein, daß er einen He- Gasbehälter aufweist, um einmalig die Strömungsrate des über den Lichtleitfasereinlaß 19 an der Oberseite des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ausgeblasenen He-Gases zu verringern. Zu diesem Zweck wird das Loch des Flansches 15a derart dimensioniert, daß es dem Innendurchmesser des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 entspricht, während der Innendurchmesser des röhrenförmigen Abschnitts 15b größer als der Innendurchmesser des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 gewählt wird. Der Innendurchmesser des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des zuvor erwähnten Lichtleitfasereinlasses 19. Auf diese Weise wird ein Gasbehälter gebildet, der das ausgeblasene He-Gas vorübergehend im Inneren des röhrenförmigen Abschnitts 15b speichert. Mit Hilfe dieses Gasbehälters wird die Strömungsrate des durch das Innere des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 geblasenen He- Gases reduziert. Selbst wenn das Düsenteil ISc exakt mit dem Winkel θ zu der Längsachse der Lichtleitfaser 3 geneigt angeordnet wird, besteht die Möglichkeit, daß ein bestimmter Teil des He-Gases die Staub enthaltende Luft an der Peripherie der Kühlvorrichtung 4 mitreißt und den Lichtleitfasereingang 11 an der Unterseite des Heizofens 1 erreicht, wenn die Strömungsrate des von dem Lichtleitfasereinlaß 19 ausgeblasenen He-Gases groß ist, wohingegen der Einfluß des ausgeblasenen He-Gases deutlich geringer ist, wenn die Strömungsrate des ausgeblasenen He-Gases verringert wird.

Es ist zu beachten, daß die Form des Lichtleitfasereinlasses 19 in einer Richtung senkrecht zu dem Düsenteil 15c elliptisch ausgebildet werden kann, so daß die Form des Lichtleitfasereinlasses 19 kreisförmig wird, wenn der Lichtleitfasereinlaß 19 auf die Laufachse der Lichtleitfaser 3 projeziert wird.

Fig. 8 zeigt die Struktur eines Gasauslasses 15A als ein abgewandeltes Beispiel des Gasauslasses 15. Bei diesem Gasauslaß 15A ist das Düsenteil 15c' zylinderförmig mit einer derartigen Länge ausgebildet, daß es nicht die Lichtleitfaser 3 berührt. Der Neigungswinkel θ zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 ist ähnlich zu dem des Gasauslasses 15. Durch die Ausgestaltung des Düsenteils 15c' mit einer derartigen Röhrenform kann das ausgeblasene He-Gas mit Hilfe dieses röhrenförmigen Abschnitts gerichtet, gebündelt und exakt in die durch den Winkel θ definierte Richtung geführt werden. D. h. der Gasauslaß 15A kann die Blasrichtung des über den Lichtleitfasereinlaß 19 herausströmenden He-Gases genauer als der in Fig. 7 gezeigte Gasauslaß 15 auf den Winkel θ einstellen, so daß wirkungsvoll verhindert werden kann, daß das über die Gasblasedüse 19 herausströmende He-Gas über den Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens in den Heizofen 1 eintritt.

Fig. 9 zeigt als ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern eine Längsquerschnittsansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern mit einer Kühlvorrichtung 4A, bei der als Kühlgas Luft verwendet wird, wobei die Ansicht von Fig. 9 der das herkömmliche Beispiel darstellenden Ansicht von Fig. 2 entspricht.

Zwischen dem Heizofen 1 und dem Kunstharzbeschichter 6 ist eine Kühlvorrichtung 4A mit einem röhrenförmigen Kühlkörper 5A vorgesehen. In dem röhrenförmigen Kühlkörper 5A sind Gasblasedüsen 12a bis 12d in mehreren Stufen angeordnet, die ähnlich zu den in Fig. 3 dargestellten Gasblasedüsen sind. Am oberen Ende des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A sind ein Gasauslaß 15 und ein Lichtleitfasereinlaß 19 vorgesehen, die denselben Aufbau wie der in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigte Gasauslaß bzw. Lichtleitfasereinlaß aufweisen.

Bei dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern wird durch den Filter 13 und den am unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A vorgesehenen Gaszufuhranschluß 14 saubere Luft mit einer Strömungsrate von ca. 2 m³/min zugeführt. In diesem Fall beträgt der Innendruck des röhrenförmigen Kühlkörpers 5A ca. 2 mm H&sub2;O. Beträgt der Innendurchmesser des Lichtleitfasereinlasses 19 ca. 19 mm, wird zu diesem Zeitpunkt Luft mit einer Strömungsrate von ca. 20 l/min über den Lichtleitfaserauslaß 19 ausgeblasen. Die Strömungsrate dieser ausgeblasenen Luft beträgt ca. 4 m/sec. Da, wie bereits zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 6 und Fig. 7 erwähnt worden ist, der Lichtleitfasereinlaß 19 mit exakt dem Winkel θ zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 geneigt angeordnet ist, tritt die von dem Lichtleitfaserauslaß 19 der Kühlvorrichtung ausgeblasene Kühlluft nicht über den Lichtleitfasereingang 11 des Heizofens in den Heizofen 1 ein. Dieser Neigungswinkel θ variiert abhängig von dem Abstand (der Entfernung) zwischen dem Heizofen 1 und der Kühlvorrichtung 4A, wobei der Neigungswinkel jedoch auf einen derartigen Wert eingestellt ist, daß die Strömungsrate des von dem Lichtleitfasereinlasses 19 ausgestoßenen Gases am Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens 1 null wird.

Auch bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern mit einem röhrenförmigen Kühlkörper 5A, bei der Luft als Kühlgas verwendet wird, kann anstelle des zuvor erwähnten Gasauslasses 15 der in Fig. 8 gezeigte Gasauslaß 15A verwendet werden. Der sich bei der Verwendung des Gasauslasses 15A einstellende Effekt ist ähnlich zu dem zuvor beschriebenen Effekt.

Fig. 10 zeigt eine Kennlinie, die die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern und die Bruchwahrscheinlichkeit der Lichtleitfaser bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern darstellt. Die Bruchrate der Lichtleitfaser entspricht einem in Folge von Vergleichsergebnissen erhaltenen Wert, wobei dieser Wert dadurch erhalten wird, daß die Anzahl der Brüche der Lichtleitfaser während einer Überprüfung durch die Gesamtlänge der Lichtleitfaser dividiert wird, wobei die Lichtleitfaser mit einer 1%-Dehnung belastet wird. In jedem Fall wurde die Strömungsrate des von dem Lichtleitfaserauslaß 9 oder 19 ausgestoßenen Gases auf denselben Wert von 4 m/sec eingestellt. Anhand Fig. 10 wird klar, daß die Bruchrate bei der in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern 0,5 beträgt, während die Bruchrate bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung 0,01 beträgt. Es wird somit klar, daß mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Bruchrate des Lichtleitfaser deutlich verringert werden kann.

Fig. 11 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern. Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern entspricht der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, wobei jedoch auf den röhrenförmigen Kühlkörper 5A verzichtet wird. D. h. bei dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern wird auf den röhrenförmigen Kühlkörper 5A, der die in Fig. 9 gezeigten Gasblasedüsen 12a-12d umgibt, verzichtet, und die Kühlvorrichtung 4B ist lediglich durch die mehreren Stufen von Kühlgas-Blasedüsen 12A-12D gebildet. Die durch diese Kühlgas- Blasedüsen 12A-12D verlaufende Lichtleitfaser 3 ist von dem durch diese Kühlgas- Blasedüsen 12A-12D fließenden Luftstrom umgeben. Die Kühlgas-Blasrichtung der Kühlgas-Blasedüse 12A der obersten Stufe ist exakt mit dem Winkel θ zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 ausgerichtet. Die Form der von der Kühlgas-Blasedüse 12A der obersten Stufe abweichenden Kühlgas-Blasedüsen, wie z. B. der Kühlgas-Blasedüse 12D, entspricht der Form der in Fig. 3 gezeigten Gasblasedüsen 12a-12d. Es ist zu beachten, daß die Mittellinie des röhrenförmigen Kühlgas-Blaseabschnitts 12A 1 der Kühlgas-Blasedüse 12A der obersten Stufe exakt mit dem Winkel θ zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 geneigt ausgerichtet ist. D. h. die Kühlgas-Blasedüse 12A besitzt dieselbe Form wie der in Fig. 7 gezeigte Gasauslaß 15 und der in Fig. 8 gezeigte Gasauslaß 15A und dient derselben Funktion wie diese Gasauslässe. Demzufolge kann auch diese Kühlvorrichtung 4B einen Eintritt der von der Kühlgas-Blasedüse 12A ausgestoßenen Kühlluft in den Heizofen 1 über den Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens verhindern. Da ein dem röhrenförmigen Kühlabschnitt 5A entsprechender Teil nicht erforderlich ist, ist zudem der Aufbau dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern einfacher.

Fig. 12 zeigt als eine Abwandlung des in Fig. 8 dargestellten Gasauslasses 15A eine Querschnittsansicht einer Gasauslaßplatte 25. Eine Gasauslaßplatte 25 ist als Gasauslaß am oberen Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 vorgesehen. In der Mitte der Gasauslaßplatte 25 ist ein Lichtleitfasereinlaß 25A mit einem Innendurchmesser ausgebildet, der ein Durchlaufen der Lichtleitfaser 3 mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht. Wird die Gasauslaßplatte 25 am oberen Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 vorgesehen, passiert ein Großteil des von dem Einlaß der Lichtleitfaser 3 des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ausgestoßenen He-Kühlgases oder der Kühlluft nicht den Lichtleitfasereinlaß 25A. Der größte Teil des He-Kühlgases oder das gesamte He-Kühlgas wird entlang der Unterseite der Gasauslaßplatte 25 in die durch einen Pfeil angedeutete Richtung geblasen. Demzufolge tritt das von dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 ausgestoßene He-Kühlgas nicht über den Lichtleitfaserausgang I I des Heizofens in den Heizofen 1 ein. Somit kann eine Verschlechterung der Qualität der Lichtleitfaser 3 in dem Heizofen 1 verhindert werden.

Die in Fig. 12 gezeigte Gasauslaßplatte 25 kann anstelle der in Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 gezeigten Gasauslässe 15 und 15A sowohl bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als auch bei der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern verwendet werden, sie kann jedoch auch zudem bei den später erwähnten Vorrichtungen zur Herstellung von Lichtleitfasern, beispielsweise bei der in Fig. 13 Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern usw. eingesetzt werden.

Fig. 13 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein viertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern wird dadurch erhalten, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern auf eine in Fig. 1 als herkömmliches Beispiel dargestellte Art von Vorrichtungen zur Herstellung von Lichtleitfasern angewendet wird, die keine Gasblasedüsen (Kühlgas-Blasedüsen) verwendet.

Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern besitzt einen Gasauslaß 15 mit dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau, den in Fig. 9 gezeigten Gasauslaß 15A oder die in Fig. 12 gezeigte Gasauslaßplatte 25. Es ist zu beachten, daß in Bezug auf die Darstellung in Fig. 13 lediglich der Gasauslaß 15 dargestellt ist. In dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 ist eine Kühlrippe 16 entlang des Innenumfangs davon ausgebildet. Des weiteren sind bezüglich des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ein diesen röhrenförmigen Kühlkörper 5 in Rotation versetzender Riemen 17, eine diesen Riemen 17 antreibende Rolle 18 und ein diese Rolle 18 in Rotation versetzender Motor 29 vorgesehen. Im unteren Abschnitt des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ist ein Kühlgaszufuhranschluß 8 vorgesehen. Über diesen Kühlgaszufuhranschluß 8 wird das He-Gas in den röhrenförmigen Körper 5 eingeführt. Wird der röhrenförmige Kühlkörper 5 durch den Motor 29 in Rotation versetzt, dreht sich damit auch die im Inneren des röhrenförmigen Kühlkörpers 5 ausgebildete Kühlrippe 16, um das über den Gaszufuhranschluß 8 zugeführte He-Gas entlang der Laufachse der Lichtleitfaser 3 nach oben zu befördern, wodurch die Lichtleitfaser 3 wirkungsvoller gekühlt werden kann. D. h. auch bei dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern wird das He-Gas mit Hilfe des Gasauslasses 15 über den Lichtleitfasereinlaß 19 in eine Richtung · ausgestoßen, die exakt mit dem Winkel 6 zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 geneigt verläuft, so daß verhindert werden kann, daß das von dem Lichtleitfasereinlaß 19 ausgeblasene He-Gas an der Peripherie der Kühlvorrichtung 4 Staub enthaltende Luft mitreißt und über den Lichtleitfaserausgang 11 des Heizofens in den Heizofen 1 gelangt, so daß eine Verschlechterung der Qualität der Lichtleitfaser 3 vermieden werden kann.

Fig. 14 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, die als Kühlgas Luft verwendet, als ein fünftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern besitzt an der Außenseite der durch eine Vielzahl von Stufen von Gasblasedüsen 12a-12d gebildeten Kühlvorrichtung 4A einen Kühlvorrichtungbehälter 30, der die Kühlvorrichtung 4A umgibt. Am oberen Abschnitt dieses Kühlvorrichtungbehälters 30 ist ein Gaszufuhranschluß (Gasblaseanschluß) 14 vorgesehen, auf dem ein Filter 13 befestigt ist. An diesen Gasblaseanschluß 14 ist ein Gebläse 32 angeschlossen, so daß dem Gasblaseanschluß 14 Luft, die einen positiven Druck hervorruft, als ein einen positiven Druck hervorrufendes Gas zugeführt wird. Es ist zu beachten, daß mit "positiver Druck" ein positiver Druck im Sinne von entgegengesetzt zu einem negativen Druck gemeint ist, um den Innendruck gegenüber dem Umgebungsdruck der Außenluft zu erhöhen.

Die Gasblasedüsen 12a-12d besitzen den in Fig. 3 gezeigten Aufbau. D. h. die Gasblasedüsen 12a-12d sind derart ausgebildet, daß die Kühlluft über einen am Innenumfang des mittigen Lichtleitfaser-Durchgangslochs 121 angeordneten Gasbehälter 122 durch einen Schlitz 123, der zu dem Lichtleitfaser-Durchgangsloch 121 geöffnet ist, und durch das Lichtleitfaser-Durchgangsloch 121 ausgeblasen wird. Die Kühlluft wird in die Gasblasedüsen 12a-12d, die die Kühlvorrichtung 4A bilden, eingespritzt und kühlt die durch die Mittelpunkte dieser Gasblasedüsen 12a-12d verlaufende Lichtleitfaser 3. In dem Gasblaseanschluß 14 ist ein Filter 13 vorgesehen, um die in den Kühlvorrichtungbehälter 30 geblasene und den positiven Druck herbeiführende Luft von Staub zu reinigen.

Es ist zu beachten, daß der Kühlvorrichtungbehälter 30, das obere Faserdurchgangsloch 19 und das unter Faserdurchgangsloch 35 dieses Ausführungsbeispiels dem zuvor beschriebenen röhrenförmigen Kühlkörper 5A, dem Lichtleitfasereinlaß 9 bzw. dem Lichtleitfaserausgang 10 entsprechen. Des weiteren ist zu beachten, daß der Kühlvorrichtungbehälter 30 derart aufgebaut ist, daß die Kühlvorrichtung 4A unter einem positiven Druck steht.

Nachfolgend wird das mit dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern durchgeführte Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern erklärt. Die den positiven Druck herbeiführende und mit Hilfe des Filters 13 gereinigte Luft wird von dem Gasblaseanschluß 14 in den Kühlvorrichtungbehälter 30 eingeführt. Die Lichtleitfaser 3 wird gekühlt während der Innendruck des Kühlvorrichtungbehälters 30 bezüglich der Außenumgebung auf einem positiven Druck gehalten wird. Der Differenzdruck in dem Kühlvorrichtungbehälter 30 bezüglich der Außenumgebung (dem Umfeld) wird beispielsweise auf 0,1 mm H&sub2;O oder höher gehalten, und die Lichtleitfaser 3 wird mit Hilfe der von Staub gereinigten und von den Gasblasedüsen 12a-12d ausgeblasenen Kühlluft fremdgekühlt. Wird die Lichtleitfaser 3 mit Hilfe von Kühlluft gekühlt während das Innere des Kühlvorrichtungbehälters 30 in Bezug auf die Außenumgebung mit Hilfe der einen positiven Druck herbeiführenden Luft, die von Staub gereinigt worden ist, auf einem positiven Druck gehalten wird, wird auf diese Weise verhindert, daß der in der Außenumgebung enthaltene Staub von der Kühlluft, die von dem Staub gereinigt worden und von den Gasblasedüsen 12a-12d ausgeblasen worden ist, mitgerissen wird und somit in den Heizofen gelangen kann, so daß die Wahrscheinlichkeit eines durch den Kontakt mit Staub in dem Heizofen 1 hervorgerufenen Bruches der Lichtleitfaser 3 verringert werden kann. Des weiteren ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart aufgebaut, daß nicht die gesamte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern von einem Behälter umgeben ist, sondern es ist lediglich die Kühlvorrichtung 4 von dem Kühlvorrichtungbehälter 30 umgeben, so daß der Anstieg der Herstellungskosten der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern auf einen minimalen Wert begrenzt werden kann.

Es ist zu beachten, daß es bei dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern hinsichtlich der Entfernung von Staub in dem Kühlvorrichtungbehälter 30 besser ist, wenn der Luftstrom in Richtung der Schwerkraft erfolgt, so daß vorzugsweise die den positiven Druck herbeiführende Luft wie gezeigt von der Oberseite des Kühlvorrichtungbehälters 30 in den Kühlvorrichtungbehälter 30 geführt wird. Des weiteren ist es besser, den Durchmesser des unteren Faserdurchgangslochs 35 der Kühlvorrichtung größer als den Durchmesser des oberen Faserdurchgangslochs 19 der Kühlvorrichtung des Kühlvorrichtungbehälters 30 zu wählen, um den Fluß der den positiven Druck herbeiführenden Luft von oben nach unten zu erleichtern.

Gemäß Experimenten ist für die Luft zur Ausbildung eines positiven Drucks eine Strömungsrate von 1-2 m³/min geeignet. Um die Bruchrate der Lichtleitfaser 3 auf 0,01 Brüche/km oder weniger zu verringern, wird als Filter 13 ein Filter verwendet, der Staub mit einer Größe von 0,3 um ausfiltern kann. Die zur Herbeiführung des positiven Drucks verwendete Luft kann trocken oder nicht trocken sein.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Lichtleitfasereinlaß 19 exakt mit dem Winkel A zu der Laufachse der Lichtleitfaser 3 geneigt ausgerichtet. Dabei ist die Gasblasedüse 12a der obersten Stufe wie in Fig. 14 gezeigt vorzugsweise nach unten gerichtet, so daß die Luft nicht in den Heizofen 1 ausgeblasen wird.

In der folgenden Tabelle 1 sind beispielhaft die Herstellungsverhältnisse bei dem zuvor beschriebenen Fall aufgelistet.

Tabelle 1

Kühllänge der Kühlvorrichtung 4A mit den Gasblasedüsen 12a-12d: 2-4 m

Ziehrate: 400-600 m/min

Blasmenge der den positiven Druck herbeiführenden Luft: 1-2 m³/min

Gesamte Luftblasmenge sämtlicher Gasblasedüsen: 100 l/min

Experimentielle Erkenntnisse

Wurde die Staubmenge von Staub mit einer Teilchengröße von 0,5 um in den Kühlvorrichtungbehälter 30 auf 10³ oder weniger in ICF verringert und dabei die Bruchrate der Lichtleitfaser 3 untersucht, konnte festgestellt werden, daß die Bruchrate auf 0,01 Brüche/km oder niedriger verringert werden konnte. Es ist zu beachten, daß die Kühlfähigkeit weiter dadurch verbessert werden kann, wenn die zur Herbeiführung des positiven Drucks dienende Luft, welche dem Gaszufuhranschluß 14 zugeführt wird, zuvor mit Hilfe eines Kühlers auf einer geringeren Temperatur gehalten wird.

Beispielweise war ein Kühlen bei Zimmertemperatur lediglich bis zu einer Ziehrate von 600 m/min möglich, während ein Kühlen bis zu einer Ziehrate von 700 m/min möglich wurde, wenn die Temperatur der den positiven Druck herbeiführenden Luft von 20ºC beispielsweise um 20ºC, d. h. auf 0ºC, verringert wurde.

Fig. 15 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern, die als Kühlgas ein He-Gas verwendet, als ein sechstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung.

Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern weist einen Kühlvorrichtungbehälter 30 auf, der die Kühlvorrichtung 4 mit dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 umgibt. In den Kühlvorrichtungbehälter 30 wird wie bei der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern eine einen positiven Druck herbeiführende Luft, die mit Hilfe des Filters 13 von Staub gereinigt worden ist, zugeführt. Die Lichtleitfaser 3 wird mit Hilfe des He-Gases in dem röhrenförmigen Kühlkörper 5 gekühlt während das Innere des Kühlvorrichtungbehälters 30 auf einem bezüglich der Außenumgebung positiven Druck gehalten wird. Auch bei dieser Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern wird ein positiver Druck verwendet, so daß ein ähnlicher Effekt wie bei der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern erzielt werden kann.

Fig. 16 und Fig. 17 zeigen Ansichten des Aufbaus einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern als ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern. Diese Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern ist mit einem Kühlvorrichtungbehälter 30 versehen, der die durch eine Anordnung einer Vielzahl von Stufen von Gasblasedüsen 12a-12d gebildete Kühlvorrichtung 4A und darüber hinaus die Strecke zwischen dieser Kühlvorrichtung 4A und dem Kunstharzbeschichter 6 und einer Behälterverlängerung 30a umgibt. D. h. eine an der Unterseite des Kühlvorrichtungbehälters 30 ausgebildete und ausdehnbare Behälterverlängerung 30a erstreckt sich bis zu dem Kunstharzbeschichter 6, um einen Kontakt zwischen der durch die Kühlvorrichtung 4A gekühlten Lichtleitfaser 3 und der Umgebungsluft zu vermeiden. Mit Hilfe dieser Behälterverlängerung 30A ist es somit möglich, während der Beförderung der den Kühlvorrichtungbehälter 30 verlassenden Lichtleitfaser 3 zu dem Kunstharzbeschichter 6 einen Kontakt mit dem in der Außenumgebung enthaltenen Staub zu vermeiden, so daß die Bruchrate der Lichtleitfaser 3 in anderen Abschnitten als dem Heizofen 1 weiter verbessert werden kann.

Der Kunstharzbeschichter 6 wird zu Beginn des Ziehvorganges installiert. Daher ist die Installationsarbeit des Kunstharzbeschichters schwierig, wenn die Behälterverlängerung 30a integriert mit dem Kunstharzbeschichter 6 ausgebildet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher, wie in Fig. 17 gezeigt ist, die Behälterverlängerung 30a derart zusammengeschoben, daß die Installation des Kunstharzbeschichters 6 nicht behindert wird. Auf diese Weise ist, falls eine bis zu dem Kunstharzbeschichter 6 reichende Behälterverlängerung 30a vorgesehen ist, an der Unterseite des Kühlvorrichtungbehälters 30 ein Auslaßanschluß 36 vorgesehen, um ein Austreten des Gases zu dem Kunstharzbeschichter 6 hin zu vermeiden. Es ist zu beachten, daß die Behälterverlängerung 30a nicht auf die dargestellte ausdehnbare Verlängerung beschränkt ist. Sie kann auch derart aufgebaut sein, daß sie zusammengesetzt und zerlegt werden kann.

Die zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele können auf geeignete Art und Weise miteinander kombiniert werden. Obwohl dies aufgrund der beschränkten Darstellungen nicht gezeigt ist, können der in Fig. 7 gezeigte Gasauslaß 15, der in Fig. 8 gezeigte Gasauslaß 15A und die in Fig. 12 gezeigte Gasauslaßplatte 25 an der Oberseite der röhrenförmigen Kühlkörper 5 der in Fig. 14, Fig. 15 und Fig. 16 gezeigten Vorrichtungen zur Herstellung von Lichtleitfasern vorgesehen werden. Des weiteren kann der in Fig. 16 und Fig. 17 gezeigte Kühlvorrichtungbehälter 30 und die Behälterverlängerung 30a bei den in Fig. 6, Fig. 9, Fig. 13, Fig. 14 und Fig. 15 gezeigten Vorrichtungen zur Herstellung von Lichtleitfasern vorgesehen werden. Es ist zu beachten, daß als Beispiel für das in den röhrenförmigen Kühlkörper 5 eingeführte Kühlgas ein He-Gas verwendet wurde, wobei jedoch genauso andere Gasarten verwendet werden können, die einen Kühleffekt besitzen und auf die Lichtleitfaser 3 nicht nachteilig einwirken.

Des weiteren wurde im wesentlichen die Kühlvorrichtung anhand der oben erwähnten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, während andere Teile mit Ausnahme der besonderen relativen Bereiche nicht beschrieben worden sind, wobei jedoch die Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beispielhaft dargestellte Struktur einer Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern beschränkt ist; die vorliegende Erfindung kann vielmehr auf verschiedene Arten von Vorrichtungen zur Herstellung von Lichtleitfasern angewendet werden, auf die wiederum die zuvor erwähnte Lichtleitfaserkühlung anwendbar ist.

In der obigen Beschreibung wurde eine Einmode-Lichtleitfaser als Beispiel für eine Lichtleitfaser verwendet, die Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern und das Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf Einmode-Lichtleitfasern beschränkt und können auf die Herstellung von verschiedenen anderen Lichtleitfaserarten angewendet werden.

Wie zuvor erwähnt worden ist, wird bei der Vorrichtung bzw. dem Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung die Blasrichtung des Gases am obersten Abschnitt der unterhalb des Heizofens vorgesehenen Kühlvorrichtung derart eingestellt, daß sie zu der Laufachse der Lichtleitfasern geneigt ist, wodurch verhindert werden kann, daß das nach oben von der Kühlvorrichtung ausgestoßene Gas in den Heizofen eintreten kann. Demzufolge ist es gemäß dem Lichtleitfaser-Ziehverfahren und der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern der vorliegenden Erfindung möglich, eine Verschlechterung der Festigkeit der Lichtleitfaser aufgrund des Haftens von Staub oder dergleichen an der Lichtleitfaser vor dem Aushärten in dem Heizofen zu unterdrücken, und die Lichtleitfaser kann mit guter Qualität einfach gezogen werden.

Des weiteren ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das direkte Aufsteigen des Gases ohne Verwendung eines den Aufstieg unterdrückenden Gases zu unterdrücken. Daher kann ein unnötiger Verbrauch von Gas verhindert werden.

Des weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein die Kühlvorrichtung umgebender Kühlvorrichtungbehälter vorgesehen, und die Lichtleitfaser wird mit Hilfe des Gases gekühlt während das Innere des Kühlvorrichtungbehälters mit Hilfe von einen positiven Druck herbeiführender und von Staub gereinigter Luft auf einem bezüglich der Außenumgebung positiven Druck gehalten wird, so daß der in der Außenumgebung enthaltene Staub nicht von dem Kühlgas mitgerissen wird, und es kann die durch den Kontakt mit dem Staub hervorgerufene Bruchrate der Lichtleitfaser verringert werden. Insbesondere ist bei der vorliegenden Erfindung der Aufbau derart, daß nicht die gesamte Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern eingeschlossen ist, sondern es ist lediglich die Kühlvorrichtung von dem Kühlvorrichtungbehälter 30 eingeschlossen, so daß ein Anstieg der Herstellungskosten der Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitfasern minimiert werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr kann ein Fachmann verschiedene Abwandlungen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche durchführen.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser,

umfassend:

einen Heizofen (1), der einen Lichtleitfaser-Vorformling erhitzt, aus dem eine Lichtleitfaser (3) mit einem Kern und einem Mantel gezogen wird, eine Kühlvorrichtung (4, 4A, 4B) mit einem ersten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt (19), der unterhalb des Heizofens angeordnet ist und die aus dem Heizofen herausgezogene Lichtleitfaser (3) aufnimmt, mit einem Kühlmittel (5, 12a bis 12d, 12A bis 12D) zum Fremdkühlen der aufgenommenen Lichtleitfaser (3) mit Hilfe eines Kühlgases und mit einem zweiten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt (10, 35), durch den die gekühlte Lichtleitfaser (3) herausgezogen wird, und eine Kunstharz-Beschichtungseinrichtung (6, 7), welche stromabwärts von der Kühlvorrichtung angeordnet ist, zum Beschichten der gekühlten und durch den zweiten Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt herausgezogenen Lichtleitfaser (3) mit einem Schutzkunstharz,

dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Lichtleitfaser-Durchgangsabschnitt mit einem Kühlgasauslaßmittel (12A, 15: 19, 15A: 19, 25) versehen ist, um das aus dem ersten Lichtleitfaser- Durchgangsabschnitt herausgeblasene Kühlgas mit einem bestimmten Winkel (θ) zu der Laufachse der Lichtleitfaser (3) zu richten.

2. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 1, wobei das Kühlgasauslaßmittel (15, 15A, 25) ein Loch (19, 25A) mit einer identischen Größe wie das oberhalb des Kühlmittels angeordnete erste Lichtleitfaser- Durchgangsloch aufweist, wobei das Loch eine Orientierung besitzt, die von der Laufachse der Lichtleitfaser abweicht.

3. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 2, wobei in dem Kühlgasauslaßmittel (15, 15A) zwischen dem oberhalb des Kühlmittels angeordneten ersten Lichtleitfaser-Durchgangsloch und dem Loch des Kühlgasauslaßmittels ein Gasbehälter zum Speichern des ausgeblasenen Kühlgases angeordnet ist.

4. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kühlgasauslaßmittel (15, 15A, 25) aufweist:

einen Flansch (15a) mit einem Loch, welches im wesentlichen genausogroß wie das oberhalb des Kühlmittels angeordnete erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch ist, einen röhrenförmigen Abschnitt (15b), der mit dem Flansch verbunden ist, einen geringeren Innendurchmesser als der Flansch besitzt und den zuvor erwähnten Gasbehälter definiert, und

ein Düsenteil (15c), welches mit dem röhrenförmigen Abschnitt verbunden ist, in seiner Oberfläche ein Loch aufweist, das genausogroß wie das Loch oberhalb des zuvor erwähnten Kühlmittels ist, und dessen Oberfläche exakt mit dem zuvor erwähnten bestimmten Winkel zu der Laufachse der zuvor erwähnten Lichtleitfaser geneigt ist.

5. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kühlgasauslaßmittel (15, 15A, 25) aufweist:

einen Flansch (15a) mit einem Loch, welches im wesentlichen genausogroß wie das oberhalb des Kühlmittels angeordnete erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch ist, einen röhrenförmigen Abschnitt (15b), der mit dem Flansch verbunden ist, einen größeren Innendurchmesser als der Flansch besitzt und den Gasbehälter definiert, und ein röhrenförmiges Düsenteil (15c'), welches mit dem röhrenförmigen Abschnitt verbunden und mit einer Röhrenform bestimmter Länge ausgebildet ist, wobei die Richtung der Röhre exakt mit dem bestimmten Winkel zu der Laufachse der Lichtleitfaser geneigt und das Loch der Röhre derart dimensioniert ist, daß die Lichtleitfaser durch dessen Innenabschnitt verlaufen kann.

6. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 2, wobei das Kühlgasauslaßmittel ein plattenartiges Teil (25) aufweist, in welchem ein Loch (25A) ausgebildet ist, das groß genug ist, damit die zuvor erwähnte Lichtleitfaser (3) hindurch paßt, und welches oberhalb des Kühlmittels exakt mit einer dem bestimmten Winkel entsprechender Neigung zu der Laufachse der Lichtleitfaser angeordnet ist, und wobei das ausgeblasene Kühlgas entlang der Unterseite des plattenartigen Teils geführt wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Kühlmittel (5) derart aufgebaut ist, daß es eine Röhrenform mit einem Innenhohlraum aufweist, durch den die Lichtleitfaser (3) laufen kann, und das Kühlgas von dem unteren Abschnitt zu den oberen Abschnitt in dem Innenhohlraum geblasen wird, wobei der obere Abschnitt des Innenhohlraums des Kühlmittels dem ersten Lichtleitfaser-Durchgangsloch entspricht, und

wobei das Kühlgasauslaßmittel (15, 15A, 25) ein Loch (19, 25A) aufweist, welches genausogroß wie das dem oberen Abschnitt des Innenhohlraums des zuvor erwähnten Kühlmittels entsprechende erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch ist, wobei das Loch mit einer Orientierung angeordnet ist, die von der Laufachse der Lichtleitfaser abweicht.

8. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 7, wobei die Kühlvorrichtung (4) enthält:

eine Kühlrippe (16), die spiralenförmig in dem Kühlmittel entlang der Laufachse der Lichtleitfaser an der Peripherie der Laufachse der Lichtleitfaser angeordnet ist, ein Kühlmittel (S), in der die Kühlrippe untergebracht ist, und eine Einrichtung (16, 17, 18, 29) zum Drehen des Kühlmittels.

9. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 7, wobei die Kühlvorrichtung enthält:

einen Kühlmittelbehälter (3), der das Kühlmittel (5) umgibt und Lichtleitfaser- Durchgangslöcher (19, 35) aufweist, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie diejenigen der beiden Enden des Innenhohlraums des den beiden Enden entsprechenden Kühlmittels besitzen, und

eine Gaseinspritzeinrichtung (32, 14, 13), die Gas mit einem positiven Druck in einen zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem Kühlmittel befindlichen Zwischenraum einspritzt.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 9, wobei das von der Gaseinspritzeinrichtung eingespritzte Gas Luft der Umgebungsatmosphäre ist, und wobei die Gaseinspritzeinrichtung einen Filter (13) zum Reinigen der Luft aufweist.

11. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Kühlmittel (5A, 4A) eine Vielzahl von Kühlgas-Blasedüsen (12a bis 12d, 12A bis 12D) aufweist, die in mehreren Stufen entlang der Laufachse der Lichtleitfaser angeordnet sind, wobei die Lichtleitfaser (3) durch die Mittelpunkte derselben verläuft und Kühlgas durch sie geblasen wird, um die Lichtleitfaser an derjenigen Stufe, welche die Faser passiert, zu kühlen.

12. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 11, wobei bei der Vielzahl von Gasblasedüsenstufen (12a bis 12d) die Blasrichtung der Kühlgas-Blasedüse in der Nähe des ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs von dem ersten Lichtleitfaser-Durchgangsloch weggerichtet und die Blasrichtung der anderen Kühlgas-Blasedüsen entgegengesetzt zur Laufrichtung der Lichtleitfaser eingestellt ist, wobei die Kühlvorrichtung (4A) enthält

einen Kühlbehälter (5A), in dem die Gasblasedüsen untergebracht sind und in dem das erste Lichtleitfaser-Durchgangsloch an seiner Oberseite und das zweite Lichtleitfaser-Durchgangsloch an seiner Unterseite ausgebildet ist, und eine Luftabdichteinrichtung (32, 14, 13), die von dem oberen Abschnitt des Kühlbehälters saubere Luft in den Kühlbehälter einführt, und wobei das Kühlgasauslaßmittel im Bereich des ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs vorgesehen ist.

13. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 11, wobei die Blasrichtung der Vielzahl von Stufen von Kühlgas-Blasedüsen (12A bis 12D) entgegengesetzt zur Laufrichtung der Lichtleitfaser eingestellt ist, und wobei bei diesen Kühlgas-Blasedüsen die Blasrichtung der Gasblasedüse (12A) in der Nähe des ersten Lichtleitfaser-Durchgangslochs exakt mit dem bestimmten Winkel (θ) zu der Laufachse der Lichtleitfaser ausgerichtet ist.

14. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 11, wobei die Kühlvorrichtung (4A) enthält:

einen Kühlvorrichtungbehälter (30), der eine Vielzahl von Kühlgas-Blasedüsen (12a bis 12d, 12A bis 12D) umgibt und an seiner Oberseite und Unterseite Lichtleitfaser- Durchgangslöcher (19, 35) aufweist, und

eine Gaseinspritzeinrichtung (32, 14, 13), die Gas mit einem positiven Druck in eine zwischen dem Kühlvorrichtungbehälter (30) und dem Kühlmittel angeordneten Zwischenraum einspritzt.

15. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 14, wobei das von der Gaseinspritzeinrichtung eingespritzte Gas Luft der Umgebungsatmosphäre ist, und wobei die Gaseinspritzeinrichtung einen Filter (13) zum Reinigen der Luft aufweist.

16. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zwischen dem unteren Ende der Kühlvorrichtung und der Kunstharz- Beschichtungseinrichtung ein Abdichtmittel (30a) zum Abdichten des durchlaufenden Teils der Lichtleitfaser gegenüber der Außenluft vorgesehen ist.

17. Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 16, wobei das Abdichtmittel durch ein ausdehnbares Material gebildet ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser,

wobei eine Lichtleitfaser (3) in einem Heizofen (1) aus einem Lichtleitfaser- Vorformling gezogen, die somit erhaltene Lichtleitfaser mit Hilfe einer unterhalb des Heizofens angeordneten Kühlvorrichtung (4) gekühlt und anschließend auf ihrem Außenumfang mit Hilfe einer Kunstharz-Beschichtungseinrichtung mit Kunstharz beschichtet wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühlgas-Blasrichtung eines an der Oberseite der Kühlvorrichtung ausgebildeten Lichtleitfaser-Durchgangslochs abweichend von der Laufrichtung der Lichtleitfaser ausgerichtet ist.

19. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 18, wobei die Lichtleitfaser mit Hilfe des Kühlgases gekühlt wird während die Peripherie der Kühlvorrichtung mit Hilfe eines einen positiven Druck herbeiführenden und von Staub gereinigten Gases auf einen bezüglich der Außenumgebung positiven Druck gehalten wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach Anspruch 20, wobei ein Kühlvorrichtungbehälter zum Umgeben der Kühlvorrichtung vorgesehen ist, und

wobei das den positiven Druck herbeiführende Gas in dem Kühlvorrichtungbehälter abgedichtet ist.

21. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Zwischenraum zwischen der Kühlvorrichtung und der Kunstharz- Beschichtungseinrichtung gegenüber der Außenluft abgedichtet ist.







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