DE3149167C2 - Burners for making preforms for glass optical fibers - Google Patents
Burners for making preforms for glass optical fibersInfo
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Abstract
Das verlängerte Rohr am Auslaßende eines Brenners zur Verwendung bei der Herstellung von Glasfaser-Vorformen ist mit einer Heizeinrichtung versehen, um die Temperatur des Innenraums des Rohrs zu erhöhen und die Menge an Glaspartikeln zu verringern, die sich auf dem Rohr ablagern.The elongated tube at the outlet end of a burner for use in the manufacture of fiberglass preforms is provided with a heater to increase the temperature of the interior of the tube and to reduce the amount of glass particles that deposit on the tube.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für die Herstellung von Vorformen für Lichtleitfasern aus Glas, mit einem zylindrischen, haubenförmigen Abdeckungselement, welches sich vom flammenseitigen Ende weg erstreckt.The invention relates to a burner for the production of preforms for optical fibers made of glass, with a cylindrical, hood-shaped cover element which extends away from the end on the flame side.
Zur Herstellung von Vorformen, aus denen Lichtleit-Glasfasern hergestellt werden sollen, ist es bekannt, das Verfahren der axialen Gasphasen-Ablagerung zu verwenden (DE-OS 28 35 326). Bei diesem Verfahren, welches F i g. 1 zeigt, werden glasbildende, gasförmige Ausgangsmaterialien, die ein Dotierungsmittel enthalten, brennbares Gas, Sauerstoffgas usw. einem Brenner 1 zugeführt, welcher mehrere konzentrische Düsen zur Bildung einer Flamme 3 aufweist. Beim Brennen der Flamme 3 entstehen feine Glasteilchen 2, die auf einem sich drehenden Stab 4 abgelagert werden. Mit zunehmender Ablagerung der Glasteilchen wird der sich drehende Stab von der Brennerdüse fortgezogen. Die auf diese Weise erhaltene Vorform 5 für Lichtleitfasern aus Glas wird erwärmt und gesintert, und durch Warmziehen wird eine Lichtleitfaser aus Glas hergestellt.For the production of preforms from which optical fiber glass fibers are to be produced, it is known that To use method of axial gas phase deposition (DE-OS 28 35 326). In this procedure, which F i g. 1 shows, glass-forming, gaseous starting materials containing a dopant, combustible gas, oxygen gas, etc. supplied to a burner 1, which has several concentric nozzles for Has formation of a flame 3. When the flame 3 burns, fine glass particles 2 are created on a rotating rod 4 are deposited. With increasing deposition of the glass particles, the rotating rod pulled away from the torch nozzle. The preform 5 obtained in this way for Optical fiber made of glass is heated and sintered, and hot drawing becomes an optical fiber made of glass manufactured.
Bei einer in der DE-OS 28 35 326 angegebenen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Herstellung einer Vorform sind die Düsen, die Flamme und die Vorform in einem Behälter untergebracht, der an seinem oberen Ende einen Absaugstutzen aufweist, durch den aus dem Inneren des Behälters Gas abgeführt wird.In a device specified in DE-OS 28 35 326 for performing this method for To produce a preform, the nozzles, the flame and the preform are housed in a container that has a suction nozzle at its upper end, through which gas is discharged from the interior of the container will.
Aus der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Vorform 5 lassen sich qualitativ hochwertige Lichtleitfasern aus Glas herstellen, die ausgezeichnete Übertragungskennwerte aufweisen und die äußerst günstige Eigenschaften in Hinblick auf Übertragungsverzerrungen haben. Damit ständig qualitativ hochwertige Vorformlinge für die Herstellung von Lichtleitfasern aus Glas mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt werden können, ist es erforderlich, daß die Temperaturverteilung und die Dotierungsmittelverteilung in der Flamme 3 stabil sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Brenner jedoch kommt die Flamme 3 durch den umgebenden Gasstrom und durch die Diffusion der über die Düse eintretenden Gase zum Flackern, wodurch Änderungen der Temperaturverteilung und der Doticrungsmittelverteilung in der Flamme 3 hervorgerufen werden. f>5From the preform 5 produced by the method described, high quality can be obtained Manufacture optical fibers from glass that have excellent transmission characteristics and are extremely have favorable properties with regard to transmission distortion. So that we always have high quality Preforms for the production of optical fibers from glass using the method described above can be produced, it is necessary that the temperature distribution and the dopant distribution are stable in the flame 3. In the case of the burner shown in FIG. 1, however, the flame 3 comes through the surrounding gas flow and through the diffusion of the gases entering via the nozzle to flicker, whereby changes in the temperature distribution and the dopant distribution in the flame 3 be evoked. f> 5
Auch wenn, wie es bei der in der DE-OS 28 35 326 vorgesehenen Vorrichtung der Fall ist, die Brennerdüse, die Flamme und die Vorform innerhalb eines Behälters angeordnet sind, so ist dadurch nicht sichergestellt daß die Flamme ohne Flackern brennt E: ist nämlich erforderlich, die beim Ablagerungsvorgang entstehenden Produkte, wie Gase und nicht abgelagerte Clasteilchen, aus dem Inneren des Behälters zu entfernen. Dies geschieht über den im oberen Bereich des Behälters vorgesehenen Absaugstutzen, an dem ein Unterdruck erzeugt wird.Even if, as is the case with the device provided in DE-OS 28 35 326, the burner nozzle, the flame and the preform are arranged within a container, this does not ensure that the flame burns without flickering Products such as gases and undeposited glass particles from inside the container remove. This is done via the suction nozzle provided in the upper area of the container on which a Negative pressure is generated.
Es wurde auch versucht, die Flamme 3 durch Vorsehen einer haubenförmigen Abdeckung 6 an der Vorderseite eines Brenners 1 mit konzentrischen Düsen zu stabilisieren, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Die in der Flamme 3 gebildeten, feinen Glasleilchen 2 lagern sich jedoch leicht auf der Innenwandoberfläche der haubenförmigen Abdeckung 6 ab und die so abgelagerten feinen Glasteilchen beeinträchtigen die Flamme 3, wodurch sich die Temperaturverteilung und die Dotierungsmittelverteilung der Flamme 3 ändern, sowie Veränderungen bei der Vorform 5 hervorgerufen werden.Attempts have also been made to the flame 3 by providing a hood-shaped cover 6 on the To stabilize the front of a burner 1 with concentric nozzles, as shown in FIG. 2 is shown. The one in the Flame 3 formed, fine glass beads 2 are deposited however, easily on the inner wall surface of the dome-shaped cover 6 and the so deposited fine glass particles affect the flame 3, whereby the temperature distribution and the Change dopant distribution of the flame 3, as well as changes in the preform 5 caused will.
In der US-PS 40 62 665 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vorform durch Ablagerung von GlasteiSchen mittels eines Brenners beschrieben und dargestellt. Bei diesem Brenner handelt es sich um einen Plasmabrenner, bei dem die für die chemische Reaktion zwischen den Ausgangsmaterialien erforderliche Temperatur mittels eines Lichtbogens erzeugt wird. Die Reaktion zwischen den Ausgangsmaterialien geschieht innerhalb eines hohlzylinderförmigen Abschnittes über dessen Oberöffnung sich die sich drehende Stange bzw. die bereits abgelagerten Glasteilchen befinden.In US-PS 40 62 665 an apparatus for producing a preform by the deposition of Glass particles described and shown by means of a burner. This burner is a Plasma torch at which the temperature required for the chemical reaction between the starting materials is generated by means of an arc. The reaction between the starting materials occurs within a hollow cylindrical section above its upper opening the rotating rod or the already deposited glass particles are located.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Flamme stabil brennt.The invention is based on the object of developing a burner of the type mentioned at the outset in such a way that that the flame burns steadily.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, durch die dem zylindrischen, haubenförmigen Abdeckungselement Wärme zusätzlich zu der von der Flamme beim Betrieb erzeugten Wärme zuführbar ist.This object is achieved in that a heating device is provided through which the cylindrical, hood-shaped cover element heat in addition to that from the flame during operation generated heat can be supplied.
In vorteilhafter Weise hat sich herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Brenner durch eine Erwärmung der haubenförmigen Abdeckung die Neigung der feinen Glasteilchen zur Ablagerung auf der Innenwandfläche an der Vorderseite der haubenförmigen Abdekkung vermindert wird. Wenn die Temperatur der Innenwandung der haubenförmigen Abdeckung erhöht wird, verringert sich die Ablagerungsneigung stärker. Auf diese Weise werden ein Flackern und eine Veränderung der Flamme verhindert, so daß die Temperaturverteilung und die Dotierungsmittelverteilung in der Flamme stabilisiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Brenner lassen sich Vorformen mit gleichbleibender Qualität zur Herstellung von Lichtleitfasern aus Glas herstellen.It has been found in an advantageous manner that in the case of the burner according to the invention by heating of the dome-shaped cover, the tendency of the fine glass particles to be deposited on the inner wall surface is reduced at the front of the hood-shaped cover. When the temperature of the Inner wall of the hood-shaped cover is increased, the tendency to deposit is reduced more. In this way, a flickering and a change in the flame are prevented, so that the Temperature distribution and the dopant distribution in the flame are stabilized. With the Burners according to the invention can be used for preforms of constant quality for the production of optical fibers make from glass.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung um die Außenseite des haubenförmigen Abdeckelementes herum angeordnet ist. Diese Anordnung der Heizeinrichtung hat sich als besonders praktisch erwiesen. Durch entsprechende Verteilung von z. B. Heizwicklungen oder den Windungen einer Hochfrequenzheizspule in axialer Richtung kann erreicht werden, daß verschiedene Abschnitte der haubenförmigen Abdeckung eine unterschiedliche Temperatur aufweisen. Insbesondere kann der vordere Abschnitt der haubenförmigen Abdeckung, an dem sich besonders leicht Glasteilchen ablagern, auf eine solche Temperatur erwärmt werden, daß diese AblagerungAn advantageous development of the subject matter of the invention is characterized in that the Heating device is arranged around the outside of the hood-shaped cover element. This arrangement the heater has been found to be particularly practical. Through appropriate distribution from Z. B. heating windings or the turns of a high frequency heating coil in the axial direction can be achieved that different sections of the hood-shaped cover have a different temperature. In particular, the front Section of the hood-shaped cover on which glass particles are particularly easily deposited on such a cover Temperature to be heated that this deposit
nicht oder nur in äußerst geringem Maße auftrittdoes not occur or occurs only to a very small extent
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Darin zeigtThe invention is explained in more detail below using an example with reference to the drawings In it shows
F i g. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung der Herstellung einer Glasfaser-Vo: form mit einem üblichen Brenner mit mehreren konzentrischen Düsen,F i g. 1 is a schematic view to illustrate the production of a glass fiber Vo: form with a common burner with several concentric nozzles,
Fig.2 eine schematische perspektivische Ansicht eines üblichen Brenners mit mehreren konzentrischen Düsen, der mit einer haubenförmigen Abdeckung versehen ist, undFig. 2 is a schematic perspective view a conventional burner with several concentric nozzles, the one with a hood-shaped cover is provided, and
Fig.3 eine Längsschnittansicht des Brenners nach der Erfindung.3 shows a longitudinal sectional view of the burner according to the invention.
In Fig.3 ist in tiner Längsschnittansicht eine Ausführungsform des Brenners nach der Erfindung gezeigt. Der Hauptkörper eines Brenners 1' zeigt sich aus konzentrischen Rohren 7a, 7b, 7c, 7d und 7e zusammen, die unterschiedliche Durchmesser haben. Mit Sa ist eine Gaszufuhrleitung für das Mittelrohr 7a bezeichnet und mit Sb, Sc, Sd und 8e sind die Gaszufuhrleitungen bezeichnet, die konzentrisch um die Gaszufuhrleitung 8a angeordnet sind. Mit Sa, 9b, 9c, 9d und 9e sind Gaszufuhreinlässe bezeichnet, die mit den Gaszufuhrleitungen 8a, Sb, Sc, Sd und 8e jeweils verbunden sind. Den Gaszufuhrleitungen 8a bis 8e werden ein Ausgangsgas, brennbares Gas, Sauerstoffgas usw. zugeführt und es bildet sich eine Flamme am Auslaß (in Fig.3 rechts liegendes Ende), die feine Glaspartikel enthält.In Figure 3, an embodiment of the burner according to the invention is shown in tiner longitudinal sectional view. The main body of a burner 1 'is composed of concentric tubes 7a, 7b, 7c, 7d and 7e which have different diameters. Sa denotes a gas supply line for the central pipe 7a , and Sb, Sc, Sd and 8e denote the gas supply lines which are arranged concentrically around the gas supply line 8a. Denoted by Sa, 9b, 9c, 9d and 9e are gas supply inlets which are connected to the gas supply lines 8a, Sb, Sc, Sd and 8e, respectively. The gas supply lines 8a to 8e are supplied with an output gas, combustible gas, oxygen gas, etc., and a flame is formed at the outlet (end on the right in FIG. 3) which contains fine glass particles.
Eine haubenförmige Abdeckung 11, wie das zylindrisehe Element, ist an dem Vorderabschnitt des Brennens Γ mit Hilfe eines Abstandstückes 10 angebracht. Die haubenförmige Abdeckung 11 erstreckt sich von der Vorderseite des Brenners Γ nach vorne. Wenn die haubenförmige Abdeckung 11 eine größere Längser-Streckung hat, wird die Stabilität der Flamme in der haubenförmigen Abdeckung 11 verbessert Es ist notwendig, daß das Material der haubenförmigen Abdeckung 11 einen hohen Schmelzpunkt, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und einen hohen Widerstand gegen thermische Stoßbeanspruchungen hat Beispielsweise sei in diesem Zusammenhang Zirkonerde genannt Um eine Innenwandfläche 11a der haubenförmigen Abdeckung 11 auf hohe Temperaturen zu erwärmen, ist eine Heizvorrichtung 12 auf der Außenseite der haubenförmigen Abdeckung 11 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine Hochfrequenz-Induktionsheizung als Heizeinrichtung 12 verwendet und mit 13 ist eine Hochfrequenzspule gezeigt Die Hochfrequenzspule 13 ist rohrförmig, so daß Kühlflüssigkeit durchgeleitet werden kann.A hood-shaped cover 11, like the one cylinder-raised Element, is attached to the front portion of the burner Γ by means of a spacer 10. the Dome-shaped cover 11 extends from the front of the burner Γ to the front. If the hood-shaped cover 11 has a greater longitudinal elongation, the stability of the flame in the hood-shaped cover 11 improved It is necessary that the material of the hood-shaped Cover 11 has a high melting point, excellent corrosion resistance and a has high resistance to thermal shock loads, for example, in this context Called zirconia around an inner wall surface 11a of the hood-shaped cover 11 on high To heat temperatures is a heater 12 provided on the outside of the hood-shaped cover 11. In the illustrated embodiment A high-frequency induction heater is used as the heating device 12 and 13 is a high-frequency coil The high frequency coil 13 is tubular so that cooling liquid can be passed through can.
Bei der Herstellung von Vorformen für Glasfasern unter Verwendung des Brenners Γ wird die Innenwandfläche 11a der haubenförmigen Abdeckung 11 in der zuvor erwähnten Heize ,richtung 12 während der Bildung der Flamme erwärmt. Wenn die Temperatur der Innenwandfläche 11a erhöht wird, wird es für die feinen Glaspartikel von der Flamme schwieriger, an der Innenwandfläche der haubenförmigen Abdeckung haften zu bleiben. Bei einem üblichen Brenner mit einer haubenförmigen Abdeckung erfolgt die Ablagerung von feinen Glaspartikeln leicht und insbesondere an dem vorderen Abschnitt der haubenförmigen Abdeckung 11. Von daher ist es erwünscht, die Temperatur des Vorderteils der haubenförmigen Abdeckung 11 hauptsächlich auf hohe Werte zu erhöhen. Hierzu ist der Windungsabstand, d. h. der Abstand zwischen den Windungen der Hochfrequenzspule 13, am Vorderteil der haubenförmigen Abdeckung 11 kleiner gewählt oder die Dicke des vorderen Abschnitts der haubenförmigen Abdeckung 11 kann vermindert werden.When making preforms for fiberglass using the torch Γ, the inner wall surface 11a of the hood-shaped cover 11 in the previously mentioned heating, direction 12 heated during the formation of the flame. When the temperature of the inner wall surface 11a is increased, it becomes more difficult for the fine glass particles from the flame to stick to Adhere to the inner wall surface of the dome-shaped cover. With a common burner with a dome-shaped cover, the deposition of fine glass particles occurs easily and in particular on the front portion of the hood-shaped cover 11. Therefore, it is desirable to keep the temperature of the To increase the front part of the hood-shaped cover 11 mainly to high values. For this purpose is the Winding spacing, d. H. the distance between the turns of the high frequency coil 13, on the front part the hood-shaped cover 11 selected smaller or the thickness of the front portion of the hood-shaped Cover 11 can be reduced.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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