Brevet FR2504230A1 — publié le 19821022

DISPOSITIF D'ETANCHEITE TOURNANT ET DISPOSITIF DE FABRICATION DE FIBRES OPTIQUES COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF D'ETANCHEITE La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité tournant, assurant la connexion d'une conduite fixe d'amenée de fluide avec un tube tournant autour de son axe, notamment appli- cable à un dispositif de fabrication de fibres optiques. On rappelle qu'on entend habituellement par fibre optique un guide d'ondes lumineuses constitué par au moins deux couches de verre dans sa version la plus simple: une couche constituant le coeur de la fibre et une couche constituant la gaine de cette fibre, placée autour du coeur, d'indice de réfraction inférieur à celui du coeur Dans certaines applications, il est connu d'utiliser une fibre dans laquelle l'indice varie radialement, de façon continue ou discrète, d'une valeur plus élevée au centre vers une valeur plus faible à la périphérie Différents procédés sont connus pour la fabrication de telles fibres, qui comportent en général trois étapes principales: la fabrication d'un cylindre de verre plein, appelé préforme, dont l'indice varie de façon discrète ou continue du centre vers la périphérie; le fibrage, c'est-à-dire l'étirage de la préforme pour en obtenir une grande longueur de fibre dont le diamètre est très inférieur à celui de la préforme; la protection des fibres ainsi obtenues. Différents procédés de fabrication de la préforme sont éga- lement connus, parmi lesquels certains, comme le procédé de dépôt en phase vapeur (également connu sous les initiales M C V D pour "Modified Chemical Vapor Deposition") consistent à utiliser un tube cylindrique creux, par exemple en silice, qui est traversé par un courant gazeux de chlorure de silicium et d'oxygène, additionné éventuellement d'un certain nombre de composés (en général halo- 2504 230 génures) de matériaux destinés à doper la silice, afin de faire varier son indice; le tube est animé d'un mouvement de rotation et chauffé extérieurement et localement afin de réaliser une oxydation des gaz, le dépôt et la vitrification des produits de la réaction chimique à l'intérieur du tube, à l'endroit chauffé, la zone de chauffage étant déplacée tout le long du tube. Un tel procédé de fabrication pose un problème d'étan- chéité: en effet, la conduite d'amenée des gaz est en général -fixe, ou éventuellement animée d'un mouvement de translation, alors que l o le tube de silice est en rotation Ce problème d'étanchéité est particulièrement critique du fait de la vulnérabilité des fibres optiques aux impuretés, notamment l'humidité qui est contenue dans l'air et qui provoque des variations dans la composition chimique du verre constituant la préforme, variations qui sont le siège d'absorp- î S tions sélectives de l'énergie en fonction de sa longueur d'onde, notamment vers 1,4 um, ce qui est particulièrement gênant lors de l'utilisation de la fibre optique résultant d'une telle préforme. Il est connu, pour réaliser une telle étanchéité, d'utiliser un joint tournant entre la conduite d'amenée des gaz et le tube de silice tournant Toutefois, cette solution présente des inconvénients liés notamment aux faits que le diamètre du tube de silice n'est pas constant et que le joint tournant est sujet à une usure due au mouvement mécanique et à la corrosion provoquée par les gaz utilisés pour la fabrication de la préforme. La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité tournant ne présentant pas ces inconvénients. Plus précisément, le dispositif selon l'invention assure la connexion d'une conduite d'amenée de fluide avec un tube tournant autour de son axe, et comporte: des premiers moyens tournants de réception de la conduite; des deuxièmes moyens tournants de réception et d'étanchéité du tube tournant, solidaires des premiers moyens; des troisièmes moyens interposés entre les précédents et solidaires de ceux-ci, formant un obstacle à l'écoulement du fluide, 5 C 23 de sorte que celui-ci s'oppose à la pénétration d'un fluide extérieur au dispositif vers les deuxièmes moyens. De la sorte, les éventuelles fuites susceptibles de se produire au niveau des premiers moyens ne peuvent intervenir que de l'intérieur du dispositif d'étanchéité vers l'extérieur, et non l'inverse. L'invention est décrite, à titre d'exemple non limitatif, plus en détail dans ce qui suit à l'aide de la figure unique annexée qui représente une vue en coupe éclatée et schématisée du dispositif selon l'invention. Sur la partie gauche de cette figure, on a représenté une conduite d'amenée des gaz 1, fixe ou éventuellement animée d'un mouvement de translation, l'arrivée des gaz étant indiquée par une flèche Il de la gauche vers la droite de la figure; cette conduite 1 est sensiblement cylindrique, d'axe XX De l'autre côté de la figure (côté droit), on a représenté un tube cylindrique creux 7, constituant par exemple une préforme pour fibre optique, également d'axe XX, animé d'un mouvement de rotation autour de XX et destiné à être traversé par les gaz amenés par la conduite 1 (flèche 12); dans l'exemple de la figure, le diamètre intérieur de la préforme 7 est supérieur au diamètre de la conduite 1. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention se compose princi- palement d'une première pièce 2 recevant la conduite 1 et formant joint sur celle-ci, une deuxième pièce 3 recevant la préforme 7, qui est fixée de façon étanche sur la pièce 3 par des moyens repérés 4, 5 et 6 sur la figure, et d'un dispositif de perte en charge 8 interposé entre les deux pièces 2 et 3 L'ensemble du dispositif est tournant, de façon solidaire de la préforme 7, autour de la conduite 1. La pièce 2 se compose d'une première partie 21 cylindrique, entourant la conduite 1 sur une longueur suffisante, de façon à constituer un joint sensiblement étanche autour de celle-ci, et d'une seconde partie 22, également cylindrique, mais de plus large dia- mètre afin de ménager une chambre 23 pour les gaz 11 La partie 22 de la pièce 2 se termine par un épaulement 24. La pièce 3 est également constituée de deux parties, 31 et 32. 2 5 25 232 La première partie, repérée 32, est destinée à coopérer avec la par- tie 22 de la pièce 2; elle est sensiblement de même diamètre que cette dernière et présente à l'intérieur une chambre 33 destinée à recevoir le dispositif 8 et l'épaulement 24 de la pièce 2 Les parties de pièces 22 et 32 comportent en outre des moyens de fixation destinés à les rendre solidaires l'une de l'autre, tels que des boulons passant dans des ouvertures 25 et 35 pratiquées respectivement dans les parties 22 et 32 La seconde partie, repérée 31, sensiblement cylindrique, est destinée à recevoir la préforme 7 Elle comporte à son extrémité extérieure un filetage 34 et, sensiblement au même niveau que le début du filetage 34, un épaulement 36 destiné à recevoir un joint torique 6 sur lequel vient appuyer une bague intermédiaire 4, glissée dans la partie 31 L'extrémité de la par- tie 31 est fermée par une bague de serrage 5 filetée ( 54) de façon 1 S correspondante au filetage 34 et laissant passer la préforme 7. Le dispositif de perte en charge 8 a pour fonction de faire obstacle à l'écoulement du gaz Il est par exemple constitué par une plaque percée de trous, servant de support à une lamelle (non représentée) d'un matériau poreux formant filtre Dans ce mode de réalisation, le dispositif 8 permet ainsi, de plus, de filtrer les gaz 11 afin de les débarrasser d'éventuelles impuretés. Les différentes pièces décrites ci-dessus doivent être bien entendu réalisées en un matériau résistant à une éventuelle cor- rosion due aux gaz 11 Dans le cas de la fabrication de fibres optiques, un matériau plastique fluoré, tel que le téflon, convient. En fonctionnement, la pièce 2 est montée de façon solidaire sur la pièce 3, enfermant le dispositif 8 dans le volume constitué par les chambres 23 et 33; la conduite 1 est glissée dans la partie 21 de la pièce 2 sans autre fixation; la préforme 7 est glissée dans la partie 31, à l'intérieur des bagues 4 et 5; la bague 5 est vissée sur le filetage 34 de façon à pousser la bague intermédiaire 4 qui vient alors écraser le joint torique 6, lequel assure l'étanchéité du mon- tage rigide ainsi réalisé entre la pièce 3 et la préforme 7. Il apparaît ainsi que lorsque les gaz 11 traversent le dispositif, 2504 230 il se crée une surpression en amont de l'élément 8, dans le sens de propagation des gaz, surpression qui a pour effet de s'opposer à l'entrée dans le dispositif de gaz extérieurs, qui ne pourrait se produire qu'entre la conduite 1 et la partie 21 de la pièce 2, les éventuelles fuites étant alors obligatoirement dans le sens de l'intérieur du dispositif vers l'extérieur, comme indiqué par des flèches 13 sur la figure De la sorte, l'entrée de la préforme 7 est parfaitement isolée de toute contamination extérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réali- sation décrit, notamment en ce qui concerne la forme des pièces, qui ont été représentées de section circulaire mais qui peuvent bien entendu affecter toute autre forme De même, les éléments 21 et 22 d'une part, 31 et 32 d'autre part, ont été décrits comme parties d'une même pièce ( 2 et 3 respectivement) mais peuvent être réalisés séparément et assemblés par tout moyen de fixation connu Enfin, il a été décrit une utilisation mettant en oeuvre l'étanchéité aux gaz mais l'invention est généralement applicable à tout fluide. 2504 Z 30 REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité tournant, assurant la connexion d'une conduite d'amenée de fluide avec un tube tournant autour de son axe, caractérisé par le fait qu'il comporte: des premiers moyens tournants ( 2) de réception de la conduite ( 1); des deuxièmes moyens tournants de réception ( 3) et d'étan- chéité ( 4, 5, 6) du tube tournant ( 7), solidaires des premiers moyens ( 2); des troisièmes moyens ( 8) interposés entre les précédents et solidaires de ceux-ci, formant un obstacle à l'écoulement du fluide (Il), de sorte que celui-ci s'oppose à la pénétration d'un fluide extérieur au dispositif vers les deuxièmes moyens ( 3). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premiers moyens ( 2) comportent une première pièce ( 21) traversée par une ouverture dans laquelle est glissée la conduite ( 1) de façon à constituer un joint sensiblement étanche. 3 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que les deuxièmes moyens comportent: une deuxième pièce ( 31) traversée par une ouverture dans laquelle est placé le tube tournant ( 7); des moyens de fixation étanche ( 4, 5, 6) du tube tournant ( 7) sur la deuxième pièce ( 31). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de fixation comportent: un joint torique ( 6) placé entre le tube tournant ( 7) et un épaulement ( 36) réalisé dans l'ouverture de la deuxième pièce ( 31); une bague intermédiaire ( 4) placée entre le tube tournant ( 7) et la deuxième pièce ( 3), venant appuyer sur le joint torique ( 6); une bague de serrage ( 5) fixée rigidement autour de l'extré- mité de la deuxième pièce ( 31), comportant une ouverture pour le passage du tube tournant ( 7), et venant appuyer sur la bague intermédiaire ( 4). Z 5 2,3 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que les troisièmes moyens ( 8) comportent un filtre. 6 Dispositif selon les revendications 2, 3 et 5, caractérisé par le fait que les première et deuxième pièces comportent chacune une partie élargie ( 22, 32) dans laquelle l'ouverture qui les traverse est également élargie pour constituer une chambre ( 23, 33), dans laquelle est placé le filtre ( 8). 7 Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les première et deuxième pièces sont réalisées en un matériau plastique fluoré. 8 Dispositif de fabrication de fibre optique, comportant: des moyens de maintien et d'entraînement en rotation d'un tube; des moyens de chauffage d'une section droite de ce tube, susceptibles d'être translatés le long du tube et à l'extérieur de ce dernier; une conduite dlamenée de composés gazeux destinés à se décomposer sous l'effet des moyens de chauffage, une partie au moins des produits obtenus se déposant sur la paroi interne du tube; le dispositif étant caractérisé par le fait que la conduite fixe ( 1) et le tube tournant ( 7) sont reliés par un dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes.