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Dokumentenidentifikation DE69822497T2 03.02.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001032541
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM KÜHLEN VON OPTISCHEN FASERN
Anmelder Pirelli & C. S.p.A., Mailand/Milano, IT
Erfinder ROBA, Stefano, Giacomo, I-20052 Monza, IT;
PATA, Roberto, I-24100 Bergamo, IT
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69822497
Vertragsstaaten CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.11.1998
EP-Aktenzeichen 989651617
WO-Anmeldetag 18.11.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/EP98/07371
WO-Veröffentlichungsnummer 0009926891
WO-Veröffentlichungsdatum 03.06.1999
EP-Offenlegungsdatum 06.09.2000
EP date of grant 17.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.02.2005
IPC-Hauptklasse C03B 37/027

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer optischen Faser während dem Ziehvorgang der Faser.

Bei der Herstellung optischer Fasern wird zunächst ein Glasvorformling gemäß bekannter Technologien umfassend VAD (Vapor Axial Deposition bzw. axiales Aufdampfen), OVD (Outside Vapor Deposition bzw. Außenaufdampfen) und MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition, bzw. modifiziertes chemisches Aufdampfen), durch Ablagern von unverbranntem Kohlenstoff auf Glaspartikeln hergestellt; wobei der Rußglasvorformling dann vor dem Ziehen der Faser verfestigt wird.

Die optische Faser wird aus dem verfestigten Vorformling durch Erwärmen des unteren Endes des Vorformlings auf seine Erweichungstemperatur in einem sogenannten "Ziehofen" und Ziehen der Faser aus dem erweichten Vorformling unter gesteuerten Bedingungen gemäß bekannter Vorgänge erzielt. Nach dem Kühlen verfestigt sich das Glas zu der optischen Faser, die sehr zerbrechlich ist. Daher ist die Faser während der Ziehphase, bevor sie gesammelt wird, zu ihrem Schutz üblicherweise mit einer oder mehreren Schichten eines synthetischen Beschichtungsmaterials – vorzugsweise zwei Schichten – (z. B. einem Urethan-Acrylat-Kunstharz) – beschichtet.

Im allgemeinen wird die Beschichtung der Faser derart durchgeführt, dass die Faser durch eine "Beschichtungsform" geführt wird, die ein flüssiges Kunstharz beinhaltet. Die Faser, die im allgemeinen bei Ihrer Ausgabe aus dem Ziehofen eine Temperatur von ungefähr 2000°C aufweist, muss, bevor sie in die Beschichtungsform eintritt, auf eine Temperatur abgekühlt werden, die mit einer der Beschichtungs-Aufbringungstechniken kompatibel ist (im allgemeinen unter 100°C, vorzugsweise auf ungefähr 25°C bis 60°C), um mögliche Schwierigkeiten aufgrund der hohen Temperatur der Faser während der Beschichtungsphase zu vermeiden, die zu einer ungleichmäßigen Ablagerung der Beschichtungsschicht führen könnten. Durch Erhöhen der Ziehgeschwindigkeit benötigt die Faser einen großen Weg, um auf eine Temperatur abzukühlen, die für die Beschichtungsaufbringung geeignet ist. Wie es z. B. in der US-4,437,870 berichtet wird, ist ein Weg von 120 cm notwendig, um eine Faser mit einem Durchmesser von 125 &mgr;m bei einer Ziehgeschwindigkeit von 0,75 m/sec natürlich von 1780°C auf 50°C abzukühlen und wenn die Ziehgeschwindigkeit auf bis zu 5 m/sec erhöht wird, ist ein Kühlweg von 800 cm notwendig. Bei erhöhter Ziehgeschwindigkeit würde sich der Abstand zwischen dem Ziehofen und der Beschichtungsform zu sehr erhöhen, wenn lediglich eine natürliche Kühlung erfolgt; es wurde daher vorgeschlagen, eine Kühleinrichtung einzusetzen, um die Faser gezwungenermaßen auf eine für die Beschichtungsaufbringung geeignete Temperatur abzukühlen, wodurch ermöglicht wird, einen kürzeren Kühlweg zu verwenden.

Die US 4,437,870 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen der Faser, die aus einer vertikalen Röhre besteht, durch welche die Faser gezogen wird, wobei die Röhre an ihrem unteren Ende mit einem zylindrisch geformten porösen Element versehen ist. Ein Kühlgas wird einer Kammer, die das poröse Element umgibt, zugeführt und es strömt dann durch das poröse Element nach oben entlang der Faser zu dem oberen Ende der Kühlröhre. Eine Kammer, die ein verflüssigtes Gas (Stickstoff) enthält, umgibt die Kühlröhre. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die Faser durch eine vertikale Röhre gezogen, die von einer Schicht eines Isolationsmaterials umgeben sein kann und eine ringförmige Öffnung an ihrem unteren Ende aufweist, durch welche ein Kühlgas in die Röhre ausströmt und nach oben zu dem oberen Ende der Kühlröhre strömt.

Die US 4,514,205 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen der Faser, bestehend aus einer Kühlröhre, die die Faser umgibt, wobei die Röhre mittig in einem Behälter angeordnet ist, der ein verflüssigtes Gas enthält. Das Kühlgas strömt zuerst durch eine Spirale, die in dem Behälter angeordnet ist, so dass es durch das verflüssigte Gas, das in dem Behälter enthalten ist, gekühlt wird und es strömt dann in die Kühlröhre und dann entlang der Faser.

Die US 4,913,715 offenbart eine Kühlvorrichtung, bei der die Faser durch eine gezwungenermaßen gekühlte doppelwandige Röhre gezogen wird.

Der Innenraum der Röhre, durch welchen die Faser tritt, enthält ein Gas mit guten Wärmetransporteigenschaften, das eine reduzierte Strömung aufweist, die jedoch ausreicht, das Eindringen der umgebenden Atmosphäre in die Röhre zu verhindern und einen Gasverlust zu kompensieren. Gemäß dem in diesem Patent offenbarten Verfahren wird die Faser somit im wesentlichen durch einen Wärmeübergang auf die gekühlte Wand mittels des die Faser umgebenden Wärmetransportgases gekühlt.

Die US 4,966,615 offenbart eine Kühlröhre, die durch einen Kühlmantel umgeben ist. Ein Anzahl ringförmiger Trennplatten, die voneinander beabstandet sind, sind innerhalb der Röhre angebracht. Die Trennplatten ermöglichen es, die Laminarströmung des Gases durch die Röhre zu unterbrechen, um den Wärmeübergang zwischen dem Gas und der Faser zu erhöhen.

Die US 4,838,918 offenbart ein Verfahren zum Kühlen einer optischen Faser, wobei die Faser zwischen zwei parallelen Platten, die mit Stickstoff gekühlt sind, durchgeführt wird, wobei eine Laminarströmung eines Inertgases entlang einer Ebene, die zwischen den Platten mittig angeordnet ist, auf die Faser gelenkt wird, wobei die Laminarströmung durch eine 1/2 Inch Röhre erzeugt wird, die auf ihrer Oberfläche mit einer Anzahl an Löchern mit einem Durchmesser von 1/16 Inch versehen ist, die 1 Inch voneinander beabstandet sind.

Die EP 319374 offenbart eine Kühleinrichtung, umfassend ein Paar paralleler Platten zwischen denen die Faser durchgeführt wird, wobei die Platten zum Absorbieren der von der Faser abgestrahlten Wärme optional gekühlt sind und ein Paar vertikal ausgerichteter Kupferröhren, die eine Laminarströmung eines Stickstoffgases bei Raumtemperatur zwischen die parallelen Platten fördern, um die sich nach unten bewegende Faser zu umgeben.

Die GB 2.287.244 offenbart eine Kühleinrichtung, umfassend ein längliches wassergekühltes Körperelement, das mit einem Durchgangsloch versehen ist, welches sich abrupt in eine Abfolge sphärischer Kammern öffnet, in denen durch das tangentiale Einströmen von Helium eine zyklonartige Gasströmung induziert wird, vorzugsweise mit einer entgegengesetzten zyklonartigen Drehung in aufeinanderfolgenden Kammern.

Die DE 44 12 563 offenbart eine Kühleinrichtung mit mehreren Gasströmungsöffnungen in einem Aufbau, der die Längsachse der Faser umgibt, wobei die mehreren Gasströmungsöffnungen in entsprechend unterschiedlichen Höhen entlang des Aufbaus positioniert sind.

Die US 4,664,689 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Kühlen einer optischen Faser, umfassend das Durchführen der optischen Faser durch ein Gehäuse mit einer flachen inneren Rückseite, wobei die Wände des Gehäuses symmetrisch ausgerichtete Perforationen oder andere symmetrisch ausgerichtete Mittel aufweisen, um Tieftemperaturgas durch die Wände zu führen, um die optische Faser innerhalb des Gehäuses zu kontaktieren.

Die Anmelderin hat festgestellt, dass die obigen Kühleinrichtungen und Verfahren bei ihrer Verwendung einige Nachteile aufweisen, insbesondere da sie nicht leicht an Änderungen der Ziehbedingungen angepasst werden können.

Ferner hat die Anmelderin auch beobachtet, dass bei herkömmlichen Kühlverfahren, die eine axiale Strömung von Kühlgas einsetzen, die Möglichkeit die Ziehgeschwindigkeit zu erhöhen, ferner durch einen kritischen Wert der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases (abhängig von seiner Ausgangstemperatur und der Länge der Röhre) begrenzt ist, über dem eine Sättigung der Kühlwirkung des Gases ohne wesentliche Steigerung der Kühlleistung des Gases erfolgt.

Zusätzlich hat die Anmelderin bei dem Verfahren und der Vorrichtung, das bzw. die in der US 4,838,918 offenbart sind, beobachtet, dass die Kühlwirkung der Faser durch die Tatsache reduziert sein kann, dass das Kühlgas mittels kleiner Löcher, die voneinander beabstandet sind, bereitgestellt wird und dass keine Einrichtung vorgesehen ist, um das Inertgas effektiv aus der Vorrichtung zu entfernen.

Es wurde nun herausgefunden, dass gemäß der vorliegenden Erfindung der Wirkungsgrad des Kühlens der optischen Faser dadurch verbessert werden kann, dass die Faser durch einen hohlen länglichen Körper geführt wird, wobei der Körper mit wenigstens einer ersten Längsöffnung und wenigstens einer zweiten Längsöffnung versehen ist, wobei beide Öffnungen im wesentlichen über die gesamte Länge des länglichen Körpers vorgesehen sind und die zweite Öffnung im wesentlichen in bezug auf die erste Öffnung auf der entgegengesetzten Seite positioniert ist, wobei das Kühlgas durch die erste Öffnung eingeströmt, auf die Faser gerichtet und über die entgegengesetzte zweite Öffnung ausgeströmt wird. Gemäß dem Kühlverfahren der Erfindung verläuft die Kühlgasströmung auf dem gesamten Weg des Kühlgases innerhalb des länglichen hohlen Körpers in bezug auf die Längsachse der gezogenen Faser im wesentlichen quer. Bei der vorliegenden Beschreibung ist die Terminologie (Strömungsrichtung in bezug auf die Längsachse der Faser im wesentlichen quer) dazu gedacht, jeglichen Zustand zu umfassen, indem das Kühlgas quer zu der Längsachse der Faser von einer Seite zu der anderen des länglichen hohlen Körpers, durch den die Faser tritt, strömt. Vorzugsweise ist die Richtung der Querströmung des Kühlgases im wesentlichen senkrecht in bezug auf die Längsachse der Faser.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Kühlen einer optischen Faser gemäß Anspruch 1.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen auf wenigstens der Hälfte der Gesamtlänge des länglichen Körpers vorgesehen. Vorzugsweise entspricht die Länge der Öffnungen wenigstens 75% der Gesamtlänge des länglichen hohlen Körpers; insbesondere reicht die Länge der Öffnungen von ungefähr 80% bis ungefähr 95% der gesamten Länge des länglichen hohlen Körpers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Öffnung in bezug auf die erste Öffnung im wesentlichen auf der entgegengesetzten Seite des länglichen Körpers positioniert. Ferner wird das Kühlgas vorzugsweise gezwungenermaßen durch die zweite Längsöffnung aus dem länglichen hohlen Körper entfernt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung:

  • – Einführen eines Kühlgases in einen ersten Hohlraum, der durch eine innere und eine äußere Wand einer ersten doppelwandigen Halbröhre gebildet ist;
  • – Strömen des Kühlgases von dem ersten Hohlraum durch wenigstens eine Längsöffnung, die auf der inneren Wand der ersten doppelwandigen Halbröhre vorgesehen ist, in eine Zentralkammer, die durch die innere Wand der ersten doppelwandigen Halbröhre und durch die innere Wand einer zweiten doppelwandigen Halbröhre definiert ist, um eine optische Faser, die durch die Zentralkammer geführt wird, zu kühlen;
  • – Strömen des Kühlgases von der Zentralkammer durch wenigstens eine zweite Längsöffnung, die in der Innenwand der zweiten doppelwandigen Halbröhre vorgesehen ist, in einen zweiten Hohlraum, der durch die Innenwand und die Außenwand der zweiten doppelwandigen Halbröhre definiert ist;
  • – Entfernen des Kühlgases aus dem zweiten Hohlraum.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kühlverfahren der vorliegenden Erfindung, dass

  • – wenigstens ein erster Abschnitt der Faser einer im wesentlichen quer gerichteten Strömung des Kühlgases aus einer ersten Richtung ausgesetzt wird; und
  • – wenigstens ein zweiter Abschnitt der Faser einer zweiten im wesentlichen quer gerichteten Strömung des Kühlgases aus einer zweiten Richtung ausgesetzt wird, wobei die zweite Richtung vorzugsweise in bezug auf die erste im wesentlichen entgegengesetzt ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung gemäß Anspruch 16.

Üblicherweise ist der längliche hohle Körper eine Röhre.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der oben erwähnte längliche hohle Körper eine doppelwandige Röhre mit einer inneren und einer äußeren Wand, die einen ersten Hohlraum definieren, wobei:

  • – die innere Wand der Röhre einen zweiten Hohlraum definiert, der dem Zentralabschnitt der Röhre, durch welche die Faser geführt wird, entspricht;
  • – wobei die innere Wand mit der wenigstens einen Längsöffnung versehen ist, durch welche das Kühlgas aus dem ersten Hohlraum in den Zentralteil der Röhre eingeführt wird und mit wenigstens einer Längsöffnung, durch welche das Kühlgas aus dem Zentralteil in den ersten Hohlraum ausgeströmt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die doppelwandige Röhre zwei getrennte Hälften, die zusammengefügt sind, um die Röhre zu bilden, wobei die inneren Wände der zwei Hälften einen Zentralabschnitt bzw. Zentralteil der Kühlröhre begrenzen, durch welchen die Faser tritt, wobei die Hälften jeweils die mit wenigstens einer Längsöffnung versehene innere Wand aufweisen. Das Kühlgas strömt aus einem Einlass in den Hohlraum, der durch die innere und die äußere Wand der ersten Hälfte definiert ist und dann durch den wenigstens einen Schlitz auf der inneren Wand der ersten Hälfte in den Zentralteil der Kühlröhre und auf die Faser; dann strömt das Kühlgas von dem Zentralteil der Kühlröhre durch den wenigstens einen Schlitz auf der inneren Wand der zweiten Hälfte in den Hohlraum, der durch die zwei Wände der zweiten Hälfte definiert ist und wird über einen Auslass, der mit dem Hohlraum der zweiten Hälfte verbunden ist, entfernt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kühlsystem einer optischen Faser gemäß Anspruch 28.

Vorzugsweise umfasst die Regenerationseinheit wenigstens eine Reinigungseinrichtung oder eine Kühleinrichtung zum Reinigen und/oder Kühlen des Kühlgases.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, die ein Beispiel einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.

1 ist eine diagrammartige Blockdarstellung eines Systems zum Ziehen optischer Fasern.

2 ist einer perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Kühlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung.

3 ist eine perspektivische Ansicht einer der zwei Hälften der in 2 dargestellten Kühlröhre.

4 ist ein Querschnitt einer Draufsicht der Kühlröhre aus 2.

5 ist ein Querschnitt einer Seitenansicht der Hälfte der Kühlröhre, die in 3 dargestellt ist.

6 ist eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Das in 1 dargestellte Ziehsystem umfasst den Ziehofen 102, wobei das untere Ende des optischen Vorformlings auf seine Erweichungstemperatur erwärmt wird, eine Vorrichtung 103 zum Messen des Durchmessers der gezogenen Faser 104 und eine Kühlvorrichtung 101 zum Kühlen der Faser vor ihrer Beschichtung und eine Beschichtungseinrichtung 105 zum Aufbringen der schützenden Beschichtung auf die Faser. Der optische Vorformling ist im allgemeinen mit einer Bewegungseinrichtung verbunden, um den Vorformling progressiv nach unten in den Heizbereich des Ofens zu bewegen, während die Faser gezogen wird. Die Beschichtungseinrichtung kann eine Beschichtungsform umfassen, die eine flüssige aushärtbare Kunstharzzusammensetzung (z. B. auf Urethan-Acrylat basierendes Kunstharz), gefolgt von einer UV-Aushärtvorrichtung 106. Wenn es gewünscht wird, können mehrere Beschichtungseinrichtungen nach der ersten positioniert sein, um weitere Schichten anderer Beschichtungszusammensetzungen auf die Faser aufzubringen.

Der Abstand "L" zwischen der Kühlvorrichtung 101 und der Beschichtungseinrichtung 105 hängt von der Temperatur der Faser an ihrem Auslass aus der Kühlröhre ab; hat sich die Faser nicht unter einen Wert abgekühlt, der mit dem Beschichtungsvorgang kompatibel ist, sollte die Beschichtungseinrichtung in einem gewissen Abstand von der Kühleinrichtung positioniert sein, um eine weitere Kühlung der Faser zuzulassen. Bei dem Kühlverfahren und der Vorrichtung der Erfindung ist es möglich, eine Faser an dem Auslass der Kühlvorrichtung zu erzielen, die eine Temperatur unter 40°C, üblicherweise von ungefähr 20°C aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es somit möglich, die Beschichtungsvirrichtung 105 im wesentlichen mit der Kühlvorrichtung 101 in Kontakt stehend anzuordnen.

Hinsichtlich des Abstands zwischen dem Ziehofen 102 und der Kühleinrichtung 101 hat die Anmelderin bestimmt, dass die Faser vorzugsweise mit einer Temperatur unterhalb der Glastemperatur von Siliziumdioxid, üblicherweise von ungefähr 1100°C in die Kühleinrichtung eintreten sollte. Würde in diesem Zusammenhang eine Temperatur der Faser am Auslass aus dem Ofen von ungefähr 1850°C angenommen, würde die Faser ungefähr 0,12 sec benötigen, um bei einer Lufttemperatur von ungefähr 20°C natürlich auf 1100°C abzukühlen. Dies entspricht einem Abstand von ungefähr 0,6 m der Kühleinrichtung von der unteren Seite des Ofens bei einer Ziehgeschwindigkeit von ungefähr 5 m/s bis zu einem Abstand von ungefähr 2,4 m bei einer Ziehgeschwindigkeit von ungefähr 20 m/s. In der Praxis werden diese Abstände der Kühleinrichtung von dem Ofen vorzugsweise um ungefähr 1 m erhöht (so dass ein Gesamtabstand von ungefähr 1,6 m und 3,4 m für die obigen Ziehgeschwindigkeiten entsteht), wodurch ermöglicht wird, dass die Faser mit Temperaturen von ungefähr 1000°C oder niedriger in die Kühleinrichtung eintritt.

Das Kühlgas wird aus den im Stand der Technik als einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten aufweisend bekannten ausgewählt. Ein Gas mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten ist üblicherweise eines mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, einer hohen spezifischen Wärme und einer niedrigen Viskosität. Beispiele von Gasen, die geeigneter Weise eingesetzt werden können, sind Helium, Kohlendioxid, Argon und Stickstoff sowie Mischungen davon. Vorzugsweise wird Helium eingesetzt. Die Temperatur des Kühlgases an seinem Einlass in die Kühleinrichtung sollte ausreichend niedrig sein, um die gewünschte Kühlung der Faser bereitzustellen; aufgrund des hohen Kühlwirkungsgrades des vorliegenden Querströmungsverfahrens ist es jedoch nicht notwendig, zu niedrige Temperaturen einzusetzen. Die Temperatur liegt vorzugsweise zwischen –20°C bis ungefähr 20°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 0°C und 10°C. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases wird von den geometrischen Dimensionen der Kühlröhre abhängen und von der gewünschten Kühlung der Faser. Die Strömungsgeschwindigkeit sollte ferner ausgewählt werden, um eine übermäßige Geschwindigkeit des Gases auf die Faser zu verhindern, welche ungewünschte Bewegungen der Faser verursachen kann. Unter Bezugnahme auf die in den Beispielen erläuterte Kühlvorrichtung wird der Durchfluss des Kühlgases pro Einheitslänge (1 m) der Kühlröhre (im folgenden "Einheitsdurchfluss") z. B. zwischen ungefähr 20 l/min bis ungefähr 200 l/min, vorzugsweise zwischen ungefähr 75 l/min bis ungefähr 150 l/min liegen.

Die Kühlröhre aus 2 ist durch Zusammenfügen zweier "C-förmiger" doppelwandiger Röhren gebildet, die als 201a und 201b gekennzeichnet sind. 3 zeigt eine der zwei "C-förmigen" doppelwandigen Röhren im Detail. Das Verbinden der zwei Hälften 201a und 201b definiert den Zentralteil 202 der Kühlröhre, durch welchen die gezogene Faser 104 tritt und gekühlt wird. Die obere und untere Stirnseite der Röhre sind mit einem Durchgang 204 für die Faser versehen. Die zwei Halbröhren sind mittels geeigneter entfernbarer Verbindungselemente (nicht dargestellt) verbunden, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, Schrauben, Klemmen, Clips und ähnliche; eine Gasdichtung, die in 2 nicht dargestellt ist, ist zwischen den zwei Hälften vorgesehen. Jede der zwei Hälften ist mit einem Durchgang 203a und 203b zum Einlass und Auslass des Kühlgases versehen. Da die zwei Teile 201a und 201b im wesentlichen identisch sind, könnend die Durchgänge entweder als Einlass oder Auslass für das Kühlgas dienen; dies führt zu einer vorteilhaften Flexibilität der Vorrichtung, die es erlaubt, die Strömungsrichtung des Kühlgases durch den Zentralteil der Kühlröhre leicht zu ändern.

3 zeigt den Halbteil 201b der obigen Kühlröhre im Detail. Die Innenwand 301 des Halbteils (wie auch die Innenwand des entsprechenden Halbteils 201a) ist mit mehreren Schlitzen 302 versehen, durch welche das Kühlgas aus dem Hohlraum der doppelwandigen Halbröhre in den Zentralteil der Kühleinrichtung strömt oder alternativ durch welchen das Kühlgas aus dem Zentralteil der Kühleinrichtung in den Hohlraum der doppelwandigen Halbröhre entfernt wird. Anstelle mehrerer Schlitze ist es ferner möglich, die Innenwand mit einem einzelnen Schlitz zu versehen, der im wesentlichen über die gesamte Länge der Röhre verläuft. Vorzugsweise weist jeder Schlitz eine Länge von ungefähr 2 cm bis ungefähr 10 cm auf, vorzugsweise von ungefähr 5 cm. Die Breite des Schlitzes ist in geeigneter Weise dimensioniert, um zu ermögliche, dass ein wesentlicher Bestandteil des Kühlgases auf die Faser auftrifft. Vorzugsweise liegt die Breite des Schlitzes zwischen ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 mm, insbesondere bevorzugt ist eine Breite von ungefähr 1 mm. Gasdichtungen (405 in den 4 und 5) sind auf den Stirnseiten der Halbröhre 201b vorgesehen, die mit den entsprechenden Stirnseiten der anderen Halbröhre 201a verbunden sind.

Die Querschnittsansicht in 4 zeigt eine mögliche Geometrie der doppelwandigen Kühlröhre der Erfindung. Die Einlasskammer 401 ist in geeigneter Weise dimensioniert, um zu ermöglichen, das Gas im wesentlichen homogen in der Kammer zu verteilen, bevor es durch den Schlitz 402 auf die Faser 104, die durch den Zentralteil 404 der Kühlröhre gezogen wird, strömt, wodurch keine unerwünschten Vibrationen oder Ausrichtungsfehler der Faser aufgrund einer turbulenten oder inhomogenen Strömung des Gases auf die Faser verursacht werden. Bei einem Durchfluss des Kühlgases von ungefähr 75 l/min sind geeignete Dimensionen der Röhre, die in den 3 und 4 dargestellt ist, ungefähr die folgenden: a = 40 mm, b = 16 mm, c = 20 mm, d = 8 mm und h = 55 cm.

Der Gaseinlassdurchgang 203 ist vorzugsweise derart positioniert, dass ein linearer Weg des Gases von dem Einlass in Richtung des Schlitzes vermieden wird; dies hilft wiederum, eine im wesentlichen homogene Verteilung des Gases in der Kammer 401 zu erleichtern. Zum Beispiel ist der Einlass gemäß der Ausführungsform, die in den Figuren dargestellt ist, quer mit einem Winkel von ungefähr 90° in bezug auf die Schlitze positioniert, wobei die Gasströmung in Richtung der Innenwand 403 senkrecht zu der, die die Schlitze enthält, gerichtet ist. Liegt mehr als ein Schlitz vor, ist der Einlassdurchgang 203 vorzugsweise entsprechend der Verbindungsstelle 304 zwischen zwei benachbarten Schlitzen, wie es in 4 dargestellt ist, positioniert. Um eine bessere Verteilung des Kühlgases innerhalb der Kammer 401 zu ermöglichen, ist der Einlassdurchgang vorzugsweise darüber hinaus in dem unteren Teil der Kühlröhre positioniert, insbesondere in einer Höhe von ungefähr einem Drittel bis ungefähr einem Zehntel von dem unteren Ende der Kühlröhre.

Auch die Dimensionen des Zentralteils 202 der Kühlröhre sind geeigneter Weise derart ausgelegt, dass sie den gewünschten Durchfluss und die gewünschte Geschwindigkeit des Gases auf die Faser bereitstellen. Insbesondere sind die Dimensionen derart festgelegt, um das Verhältnis zwischen der Gasgeschwindigkeit (in der Umgebung der Faser) und dem Durchfluss zu maximieren. Dies ist dadurch begründet, dass sich bei der Querströmung der konvektive thermische Austauschkoeffizient des Gases mit der Faser (entsprechend dem Kühlwirkungsgrad) mit der Erhöhung der Quergeschwindigkeit des Gases auf die Faser erhöht. Folglich sind die Dimensionen der Kammer vorzugsweise so festgelegt, dass das Geschwindigkeitsmuster des Gases in der Ebene senkrecht zu der Achse der gezogenen Faser nicht vollständig in Einklang mit der Faser entwickelt wird. Ein derartiges Muster ist üblicherweise ein "glockenförmiges" Muster, bei dem die Geschwindigkeit des Gases in dem Zentralteil der Kammer höher ist als die Geschwindigkeit des Gases in dem gleichen Bereich in einem vollständig entwickelten "parabolischen" Profil.

Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen zwei entgegengesetzten Schlitzen von ungefähr 1 mm Breite zwischen 10 mm bis ungefähr 20 mm, wobei ein bevorzugter Abstand ungefähr 16 mm beträgt. Ferner beträgt die Breite des Zentralteils der Kühlröhre vorzugsweise zwischen 10 mm bis ungefähr 20 mm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge und die Breite des Zentralteils im wesentlichen gleich.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Voraussetzungen des Gases, das in die Kühlröhre strömt, entweder eine im wesentlichen laminare Strömung oder eine geringfügig turbulente Strömung. Während der laminare Zustand eine bessere Steuerung des gesamten Kühlvorgangs erlaubt, erhöht gemäß den Beobachtungen der Anmelderin eine geringfügig turbulente Gasströmung auf die Faser den Wärmeaustausch zwischen Gas und Faser. In jedem Fall sollte Wert darauf gelegt werden, die Turbulenz der Gasströmung nicht zu sehr zu erhöhen, um unerwünschte und unkontrollierte Vibrationen oder Ausrichtungsfehler der Faser während dem Kühlvorgang zu vermeiden. Eine übliche Gasströmung mit besonderem Bezug auf die Kühlvorrichtung, die in den Beispielen dargestellt ist, wird vorzugsweise eine Reynoldszahl von weniger als 3000, vorzugsweise weniger als 2800, e. g. umfassend 2800 bis 2300 aufweisen.

Wie es zuvor erwähnt wurde, kann das Kühlgas aus einem Einlass 203b in die Einlasskammer 401 eingeführt werden und dann über die Schlitze 402 in die Zentralkammer 404 mit einem Einheitsdurchfluss von ungefähr 20 l/min bis ungefähr 200 l/min, vorzugsweise von ungefähr 75 l/min bis ungefähr 150 l/min. Üblicherweise wird der Druck des Kühlgases innerhalb der Zentralkammer 404 zwischen ungefähr 1 bar und ungefähr 2 bar liegen.

Um zu ermöglichen, das Kühlgas aus der Zentralkammer der Kühlröhre zu entfernen, kann ein Vakuum an den Auslass 203a, z. B. von ungefähr 0,3 bar bis ungefähr 0,9 bar, angelegt werden. Herkömmliche Einrichtungen, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe, können eingesetzt werden, um das gewünschte Vakuumniveau zu erzielen. Die gleiche Vakuumpumpe kann verwendet werden, um den gewünschten Überdruck (z. B. ungefähr 3 bis 5 bar) zu erzeugen, um zu ermöglichen, das Kühlgas von dem Auslass der Pumpe über den Kreislauf wieder in die Einlasskammer 401 zu strömen. Alternativ kann eine Serie an Pumpen vorgesehen sein, um den gewünschten Überdruck zu erzeugen.

Die in 6 schematisch dargestellte Kühlvorrichtung ist eine Kühleinheit mit vier Kühleinrichtungen oder Röhren (501a, b, c und d), die übereinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise werden die Kühlröhren 501ad, die die Kühleinheit bilden, in der folgenden Beschreibung als "Module" bezeichnet. Die Module sind derart angeordnet, dass sie eine Querströmung des Gases durch die Schlitze in den Zentralteil der Röhre bereitstellen, die wenn die Strömung zweier benachbarter Module betrachtet wird, in einer entgegengesetzten Richtung erfolgt. Unter Bezugnahme auf 6 ist die Strömungsrichtung des Gases für die Module 501a und 501c von der linken zu der rechten Seite und für die Module 501b und 501d von der rechten zu der linken Seite. Dieser Aufbau verhindert mögliche unerwünschte Deformationen oder Ausrichtungsfehler der Faser aufgrund einer einer einseitigen Strömungsrichtung des Gases auf die Faser. Folglich werden die Module vorzugsweise in einer Anzahl von wenigstens zwei verwendet, um zu ermöglichen, die obige abwechselnde Strömungsrichtung des Kühlgases zu erreichen. Insbesondere ist eine Kühleinrichtung umfassend eine Anzahl an Modulen, die ein Vielfaches von Zwei ist, bevorzugt. Üblicherweise weist jedes Modul eine Länge von ungefähr 40 cm bis ungefähr 70 cm, vorzugsweise von ungefähr 66 cm, auf.

Jedes Modul, insbesondere die zwei Hälften jedes Moduls, können aus einem einzigen Stück bestehen, das mit den anderen Einzelstückmodulen verbunden ist, um die gewünschte Länge der Kühleinheit bereitzustellen. Alternativ kann die obige Kühleinheit durch Verbinden zweier symmetrischer Einzelstückhälften erzielt werden, die intern in die gewünschte Anzahl von Modulen unterteilt sind. Zum Beispiel kann eine einzelne Kühleinheit vorteilhafter Weise aus zwei symmetrischen Einzelstückhälften bestehen, die jeweils aus zwei oder vier Modulen bestehen, wie es oben definiert wurde; dies kann die Anzahl der Vorgänge während dem Montieren der Kühleinrichtung, als auch die Gesamtanzahl der Verbindungspunkte in der Kühleinrichtung, wesentlich reduzieren. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können vorteilhafter Weise zwei Kühleinheiten, die jeweils aus vier Modulen bestehen verwendet werden.

Jedes Modul ist vorteilhafter Weise mit einem Gasströmungsregler 504 verbunden, um den Gaseinlass zu regeln und mit einem Durchflussmessgerät 505. Eine Durchflusssteuerung 506 ist vorzugsweise jedem der Gasströmungsregler 504 vorgeschaltet angeordnet.

Die Kühleinheit kann vorteilhafter Weise mit einer Regenerationseinheit verbunden sein.

Folglich wird das Kühlgas an dem Auslass jedes Moduls gesammelt und über ein Ventil 508a zu einer Regenerationseinheit geführt, die z. B. eine Reinigungsvorrichtung 510 umfasst, um mögliche Verunreinigungen in dem Gas auszuschließen und eine Kühleinrichtung 511 zum Kühlen des Gases auf die gewünschte Temperatur. Wenn das Kühlgas bei ungefähr Raumtemperatur eingesetzt wird, kann ein Wasser-Wärmetauscher zum Kühlen des ausgegebenen Gases vorgesehen sein, wobei die Wassertemperatur zwischen ungefähr 15°C bis 20°C liegt; andererseits können für niedrigere Temperaturen andere geeignete Kühlmittel (z. B. flüssiger Stickstoff) vorgesehen sein. Ein Gasbehälter 509 kann eingesetzt sein, um der Regenerationeinrichtung über das Ventil 508b die notwendige Gasmenge bereitzustellen. Eine Pumpe 507 kann vorteilhafter Weise eingesetzt werden, um das Gas zu der Regenerationseinrichtung zu fördern.

Zum Beispiel kann geeigneter Weise die Regenerationsvorrichtung, die in der US 5,452,583 offenbart ist eingesetzt werden.

Zwei Dämpfereinheiten 502 und 503, die nicht mit der Regenerationsvorrichtung verbunden sind, sind an dem oberen Ende und dem unteren Ende der Kühleinheit positioniert, insbesondere an dem oberen Ende des Moduls 501a und an dem unteren Ende des Moduls 501d, um das Eindringen von Luft von der Außenseite zu verhindern und somit das Kühlgas nach außen zu isolieren, wodurch der Recycling-Betrieb erleichtert wird. Die zwei Dämpfer umfassen jeweils zwei separate Kammern 502a, 502b bzw. 503a, 503b), in denen das Dämpfergas in einer alternierenden Richtung strömt. Die zwei Kammern der Dämpfereinheiten werden im wesentlichen die gleiche Geometrie wie die Kühlröhre aufweisen, d. h. mit wenigstens einem Schlitz auf der inneren Wand für den Durchgang des Dämpfergases und mit einem kleinen Durchgang auf der oberen und unteren Stirnseite für die Faser. Üblicherweise werden die Dämpfereinheiten eine Länge von ungefähr 2 cm bis ungefähr 4 cm aufweisen. Der Einheitsdurchfluss des Dämpfergases in die Dämpfereinheiten (d. h. der Durchfluss für 1 m Länge der Dämpfereinheit) wird im allgemeinen geringfügig niedriger als der Einheitsdurchfluss des Kühlgases sein, um so die Strömung des Dämpfergases in die Kühlröhre zu minimieren oder zu verhindern. Somit liegt der Einheitsdurchfluss des Dämpfergases vorzugsweise zwischen ungefähr 50 l/min bis ungefähr 100 l/min. Das in die Dämpfereinheiten strömende Gas kann das gleiche sein wie das zum Kühlen eingesetzte, üblicherweise Helium, oder ein anderes, das weniger teuer ist als das Kühlgas (z. B. Stickstoff). Der erste Fall führt zu der Ausgabe einer gewissen Kühlgasmenge in die Atmosphäre. Bei dem zweiten Fall wird das in die Kühlröhre einströmende Kühlgas mit dem (anderen) Dämpfergas verunreinigt und sollte somit einer Reinigung unterzogen werden, bevor es recycelt wird. Es ist daher bevorzugt, das gleiche Kühlgas (z. B. Helium) für die Kammer nahe der Kühlröhre zu verwenden und ein anderes Gas (z. B. Stickstoff) für die äußerste Dämpferkammer. Auf diese Art und Weise wird eine minimale Kühlgasmenge (viel teurer als Stickstoff) an die Umgebung verloren, während zur gleichen Zeit die Verunreinigung des Kühlgases wesentlich reduziert wird. Die Anmelderin hat beobachtet, dass mit dieser Lösung bei einem Durchfluss von Dämpfergasen von ungefähr 1 bis 2 l/min eine Menge von ungefähr 10% Stickstoff (welches die Reinigung erforderlich macht) nach nur 3 bis 5 Tagen in dem Heliumkühlgas vorliegt; die gleiche Menge wird hingegen nach weniger als 1 bis 2 Stunden erreicht, wenn eine Dämpfereinheit mit nur Stickstoff als Dämpfergas eingesetzt wird. Wenn es gewünscht wird, kann auch die Dämpfereinheit in einer Einzelstückkühleinheit integriert werden, wie es zuvor hinsichtlich des Integrierens zweier oder mehrerer Module in der gleichen Einzelstückkühleinheit diskutiert wurde.

Bei der Kühleinrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Gasdurchfluss innerhalb der Kühlröhre beständig mit der Länge der Röhre erhöht werden, ohne die Eigenschaften der Faser aufgrund ungewünschter Vibrationen innerhalb der Kühlröhre negativ zu beeinflussen. Ferner ist bei der Kühlvorrichtung und dem Kühlverfahren der vorliegenden Erfindung der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlgas und der Faser hoch wirkungsvoll und im wesentlichen über die gesamte Länge der Kühlröhre konstant. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann Kühlgas bei einer Betriebstemperatur eingesetzt werden, die wesentlich höher ist als die Temperatur, die in Verfahren des Standes der Technik verwendet wird. Folglich erlaubt die Kühlvorrichtung und das Verfahren der Erfindung bei Temperaturen von ungefähr 0°C des Kühlgases die Ziehgeschwindigkeit der Faser auf über 20 m/sec zu erhöhen, insbesondere auf bis zu 23 m/sec und mehr.

Die oben offenbarten Parameter des Kühlverfahrens gemäß der Erfindung können geeigneter Weise abhängig von den spezifischen Ziehbedingungen geändert werden, um den Kühlwirkungsgrad der Vorrichtung zu optimieren. Zum Beispiel hat die Anmelderin festgestellt, dass bei Aufrechterhalten des gleichen Gesamtdurchflusses mit steigender Länge der Kühlröhre die Kühlung der Faser besser wird. Somit sollte die Länge der Kühleinrichtung in Einklang mit den Dimensionen der gesamten Ziehvorrichtung so lang wie möglich festgelegt werden.

Die folgenden spezifischen Beispiele werden die Vorteile der Erfindung weiter verdeutlichen.

BEISPIEL

Die Kühleinrichtung (es wird auch auf die Figuren verwiesen) weist eine Länge von 4,6 m auf und umfasst zwei übereinander angeordnete Kühleinheiten, wobei jede Einheit aus zwei symmetrischen Einzelstückhälften besteht, die jeweils bestehen aus:

  • – vier Modulen, wobei jedes Modul für eine Länge jeder Kühlröhre von 2,20 m eine Länge von 55 cm aufweist;
  • – zwei Paare Dämpfereinheiten (Länge = 2,5 cm für jede Einheit), die an den Enden (oben und unten) jeder Kühleinheit platziert sind.

Die Kühlröhre weist einen quadratischen Querschnitt auf, wobei die Dimensionen des Zentralteils (404) 16 × 16 mm entsprechen und die äußeren Dimensionen (die im wesentlichen die Dimension der inneren Kammer 401 definieren) 40 × 40 mm betragen. Jedes Modul weist zehn 1 × 50 mm große rechteckige Schlitze (402) auf, die jeweils um 5 mm beabstandet sind.

Die Module sind derart angeordnet, dass ermöglicht wird, die Querströmung des Kühlgases in jedes Modul zwischen zwei benachbarten Modulen abzuwechseln, wie es in 6 dargestellt ist. Jedes Modul weist einen Einlass und einen Auslass 203 für das Kühlgas auf, der ungefähr 10 cm von dem Boden jedes Moduls positioniert ist.

Als Kühlgas wird Helium mit einer Temperatur von ungefähr 0°C verwendet. Der Heliumdurchfluss beträgt ungefähr 300 l/min für jede Kühleinheit (auf 75 l/min für jedes Modul) entsprechend einem Einheitsdurchfluss von ungefähr 136 l/min und einer Quergeschwindigkeit des Heliums von ungefähr 0,85 m/sec in der Umgebung der Faser. Ein Vakuum von ungefähr 0,9 bar wird an den Auslässen der Kühlröhren mittels einer Membranvakuumpumpe angelegt.

Die Ziehgeschwindigkeit beträgt ungefähr 20 m/sec.

Das obere Ende der Kühleinrichtung ist ungefähr 3,25 m von dem unteren Ende des Ziehofens angeordnet. Folglich tritt die Faser mit einer Temperatur von ungefähr 1000°C in die Kühleinrichtung ein.

Die Temperatur der Faser am Austritt der Kühleinrichtung beträgt ungefähr 30°C, während die Temperatur des ausgegebenen Heliumgases ungefähr 60°C beträgt.

Ist die Faser einmal gekühlt, tritt die Faser (die einen Durchmesser von ungefähr 0,125 &mgr;m aufweist) in die Beschichtungsform ein, die eine flüssige UV-aushärtbare Acrylat-basierende Zusammensetzung enthält, und die ungefähr 20 cm von dem unteren Ende der Kühleinrichtung platziert ist. Die Kunstharzbeschichtung wird dann UV-quervernetzt und die beschichtete Faser läuft durch eine zweite Beschichtungsform.

Der obige Vorgang wurde durch Ändern des Heliumdurchflusses bei unterschiedlichen Ziehgeschwindigkeiten wiederholt, während eine oder zwei der obigen Kühleinheiten verwendet wurden. Die Temperatur des Heliumkühlgases betrug 8°C.

Die Temperaturen der Faser an dem Auslass von der Kühleinrichtung wurden bestimmt und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Diese Ergebnisse zeigen, dass durch eine Erhöhung der Länge der Kühleinrichtung bei dem gleichen Heliumdurchfluss bei der gleichen Ziehgeschwindigkeit der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs verbessert wird. Insbesondere wird die Faser unter Verwendung zweiter Kühleinheiten (Gesamtlänge 4,6 m), jeweils mit einem Heliumdurchfluss von 150 l/min (d. h. einem Gesamtdurchfluss von 300 l/min) auf niedrigere Temperaturen abgekühlt als unter Verwendung einer einzelnen Einheit (2,3 m) mit dem gleichen Gesamt-Heliumdurchfluss.

Gleichermaßen wurde der obige Vorgang unter Verwendung eines Heliumdurchflusses von 300 l/min für jede Kühleinheit wiederholt, um den Einfluss der Änderung der Heliumtemperatur (zwischen 20°C bis –20°C) auf die Temperatur der Faser am Ausgang der Kühleinrichtung (Tabelle 2) und auf die Temperatur des ausgegebenen Heliums (Tabelle 3) zu bestimmen.

Tabelle 2
Tabelle 3

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Kühlen einer optischen Faser, das ein Durchführen der Faser durch einen hohlen länglichen Körper und Umströmen der Faser mit einem Kühlgas umfasst, wobei die Strömungsrichtung des Kühlgases in bezug auf die Längsachse der Faser im wesentlichen quer gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle längliche Körper mit einer ersten und einer zweiten Längsöffnung versehen ist und dass das Verfahren ferner umfasst

    – Einströmen des Kühlgases in den hohlen länglichen Körper durch die erste Längsöffnung; und

    – Entfernen des Kühlgases aus dem hohlen länglichen Körper durch die zweite Längsöffnung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsöffnungen auf wenigstens der Hälfte der Gesamtlänge des länglichen Körpers vorgesehen sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Öffnungen wenigstens 75% der Gesamtlänge des länglichen hohlen Körpers entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Öffnungen von ungefähr 80% bis ungefähr 95% der Gesamtlänge des länglichen hohlen Körpers reicht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung in bezug auf die erste Öffnung im wesentlichen auf der entgegengesetzten Seite des länglichen Körpers positioniert ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, in bezug auf die erste Öffnung das Kühlgas gewaltsam durch die zweite Längsöffnung aus dem länglichen hohlen Körper entfernt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, welches umfasst:

    – Einführen eines Kühlgases in einen ersten Hohlraum, der durch eine innere und eine äußere Wand einer ersten doppelwandigen Halbröhre gebildet ist;

    – Strömen des Kühlgases von dem ersten Hohlraum durch wenigstens eine Längsöffnung, die auf der inneren Wand der ersten doppelwandigen Halbröhre vorgesehen ist, in eine Zentralkammer, die durch die innere Wand der ersten doppelwandigen Halbröhre und durch die innere Wand einer zweiten doppelwandigen Halbröhre definiert ist, um eine optische Faser, die durch die Zentralkammer geführt wird, zu kühlen;

    – Strömen des Kühlgases von der Zentralkammer durch wenigstens eine zweite Längsöffnung, die in der Innenwand der zweiten doppelwandigen Halbröhre vorgesehen ist, in einen zweiten Hohlraum, der durch die Innenwand und die Außenwand der zweiten doppelwandigen Halbröhre definiert ist;

    – Entfernen des Kühlgases aus dem zweiten Hohlraum.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

    – wenigstens ein erster Abschnitt der Faser einer im wesentlichen queren Strömung des Kühlgases in einer ersten Richtung ausgesetzt wird; während

    – wenigstens ein zweiter Abschnitt der Faser einer zweiten im wesentlichen queren Strömung des Kühlgases in einer zweiten Richtung ausgesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strömungsrichtung des Kühlgases in bezug auf die erste im wesentlichen entgegengesetzt ist.
  10. Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser, welches die folgenden Schritte umfasst:

    – Erwärmen des unteren Endes eines Glasvorformlings auf seine Erweichungstemperatur;

    – Ziehen der optischen Faser aus dem erweichten unteren Ende des Vorformlings;

    – Kühlen der optischen Faser gemäß dem Kühlverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9;

    – Beschichten der gekühlten Faser mit einer Schutzschicht.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kühlgases von ungefähr –20°C bis ungefähr 20°C reicht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kühlgases von ungefähr 0°C bis ungefähr 10°C reicht.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases von ungefähr 20 l/min bis ungefähr 200 l/min für jeden Meter an Länge des länglichen hohlen Körpers reicht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases für jeden Meter Länge des länglichen hohlen Körpers von ungefähr 75 l/min bis ungefähr 150 l/min reicht.
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas Helium, Stickstoff, Kohlendioxid oder eine Mischung davon ist.
  16. Vorrichtung zum Kühlen einer optischen Faser, die aus einem erweichten Vorformling gezogen ist, umfassend einen länglichen hohlen Körper, durch welchen die Faser geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wände des hohlen Körpers mit wenigstens einer Längsöffnung, durch welche ein Kühlgas in den hohlen Körper eingeführt wird und mit wenigstens einer Längsöffnung, durch welche das Kühlgas aus dem hohlen Körper entfernt wird, versehen sind wobei die Öffnungen in bezug auf den Weg der optischen Faser durch den hohlen Körper entsprechende Ausrichtungen aufweisen, so dass die resultierende Strömungsrichtung des Kühlgases in bezug auf die Längsachse der Faser, die durch den länglichen Körper tritt, im wesentlichen quer verläuft.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Körper eine doppelwandige Röhre ist, wobei die innere Wand der Röhre einen Zentralteil der Kühlröhre begrenzt, durch welchen die Faser tritt, wobei die innere Wand mit wenigstens einer Längsöffnung, durch welche ein Kühlgas in den Zentralteil der Röhre eingeführt wird, und wenigstens einer Längsöffnung, durch welche das Kühlgas aus dem Zentralteil entfernt wird, versehen ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelwandige Röhre zwei getrennte Hälften umfasst, die zusammengefügt sind, um die Röhre zu bilden, wobei die inneren Wände der zwei Hälften einen Zentralteil der Kühlröhre begrenzen, durch welchen die Faser tritt, wobei jede Hälfte die mit wenigstens einer Längsöffnung versehene innere Wand aufweist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand jeder Hälfte mit mehreren Schlitzen versehen ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlitz eine Länge von ungefähr 2 cm bis ungefähr 10 cm aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Schlitzes ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 mm umfasst.
  22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelwandige Röhre aus zwei "C-förmigen" doppelwandigen Röhren besteht, die zusammengefügt sind, um die Röhre zu bilden.
  23. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wand einer Halbröhre mit wenigstens einem Einlass für das Kühlgas und die äußere Wand der äußeren Halbröhre mit wenigstens einem Auslass für das Kühlgas versehen ist.
  24. Vorrichtung zum Kühlen einer optischen Faser, die aus einem erweichten Vorformling gezogen wurde, umfassend wenigstens zwei Kühlvorrichtungen nach einem der vorstehenden Ansprüche 17 bis 23, die eine über der anderen angeordnet sind, um eine Kühleinheit zu bilden.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Vorrichtungen, die die Kühleinheit bilden, ein Vielfaches von zwei ist.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Querströmung des Kühlgases auf die Faser in entgegengesetzter Richtung festgelegt ist, wenn die Strömung in zwei benachbarten Kühlröhren berücksichtigt wird.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 23, 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit ferner umfasst wenigstens eine Dämpfeinheit, die im oberen Bereich der oberen Kühlvorrichtung positioniert ist und wenigstens eine Dämpfeinheit, die in dem unteren Bereich der unteren Kühlvorrichtung positioniert ist.
  28. Kühlsystem zum Kühlen einer optischen Faser, welches umfasst:

    – eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 24 bis 28; und

    – eine Regenerationseinheit, die mit der Kühlvorrichtung verbunden ist.
  29. Kühlsystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit wenigstens eine Reinigungseinrichtung oder eine Kühleinrichtung umfasst.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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