一種光纜的製造方法及用此方法製造的光纜的製作方法
2023-09-19 18:39:30 2
專利名稱：一種光纜的製造方法及用此方法製造的光纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及製造含有一根或多根光纖的光纜。
這種光纜的製造實際上包括把一或多根光纖放入一根保護套管裡，再填充一種粘性體把光纖埋嵌在裡面。
在製造這種光纜中遇到的一個主要難題是光纖的脆弱性，就可能性而言，光纖不能在套管裡過分縱向延伸而使光纖的光特性有惡化的危險。
一種已知的克服這種難題的解決辦法是，在製造光纜過程中使光纖略長於保護套管。這種套管和光纖之間長度的差別大約介於0.01％和1％之間，取決於光纜的構造和將來的使用。
這種光纜可用作高架或地下光纜，它們可方便地與高壓傳輸電纜結合成一體，特別是在地下傳導中。
根據專利文獻DT-OS 2205621中公開的製造這種光纜的方法為，一個塑料套管包住光纖並壓合，接著此套管快速冷卻造成縱向收縮。冷卻後，塑料套管已強烈收縮，同時由於光纖比較塑料材料具有較低的熱膨脹係數，沒有收縮很多。它們這樣組合在套管裡，其中自由布置的光纖不受任何縱向作用力的限制。
根據這份在先文獻，還有第二層塑料套管包覆著第一層，第二層套管的直徑明顯大於第一層套管。
圍繞著光纖，從一個拉力控制的光纖放線軸上解開，帶有一個塑料套管，接著加熱組件去消耗它，接著圍繞一個絞盤去冷卻它，以避免光纖和套管在通過套管冷卻站後經相互摩擦在長度上的相對移動，如專利文獻DT-OS 2757786。
此外，用金屬套管包覆光纖，特別是用鋼，儘可能是不鏽鋼，在其它幾種專利文獻中也有公開，例如法國專利NO 2650081，歐洲專利NO 0299123，美國專利NO 4372792，美國專利NO 5263239，美國專利NO 5555338和歐洲專利NO 0425160。這些已公開的方法，即使能可靠地實現光纜的這種結構，但仍有一個主要缺陷即難以達到過長。如果試圖通過針對不同的熱膨脹係數的加熱方法來實現過長，就必須把金屬加熱到很高的溫度，這是光纖不能承受的。如果用另外的方法試圖解決困難，即向內部裝光纖時牽引拉伸金屬套管，然後釋放對套管的拉力，須克服較高的金屬彈性係數，所需的高強度拉力有造成隨後的斷裂的危險。關於解決金屬保護套管的光纖過長問題的其它方法業已經被考慮，但極其複雜的使用方法也已經遇到過。
一種包括埋嵌在粘性體內的多根光纖的光纜，這種組件被一個內部C型截面的塑料或金屬套管有效包住，連同一個焊接外套管構成光纜的核心主體，如專利文獻EP-A-0744639所述。這個核心主體被一個結實的外殼包覆。這種C型截面套管是通過擠壓的方式製造的，並被縱向切開以便光纖進入C型截面套管的內部空腔。這份專利文獻沒有公開或提出產生與外套管相關的光纖過長的手段。應注意在這一觀點裡，由於內套管沒有以一個固定的方式粘接到外套管上，上述的實現與一個金屬套管相關的光纖過長的問題再一次被遇到。
本發明的目的是提供一種製造一種光纜的方法和一個用此方法製造的光纜，其包括如上所簡單提到的現有技術的優點，而克服了所展示的缺點。
本發明首先考慮製造一個在兩個同軸套管組成的保護外套裡至少有一根光纖的光纜的整體方法，塑料內套管包含所述光纖，這種方法包括用塑料製造第一層套管，裡面至少設置一根光纖，所述光纖對於所述套管來說在長度上過長，用第二層套管包覆第一層套管，所述方法的特徵在於所述第二套管由金屬製造，還在於由一根金屬帶的縱向邊沿繞所述第一套管不斷連接或撞合，形成圍繞第一層套管的第二層套管，同時互相固定，
繞第一層套管收縮第二層套管。
根據本發明，採用內部設有一根或多根光纖的第一層塑料套管，關於套管的要求的過長能相對簡單地得到，同時為獲得這種過長也不需要對第二層金屬套管做任何特殊處理。因為兩個套管緊密接觸，第二層套管確保與光纜的結構非常一致。此外，在焊接外套管時，光纖受到防熱保護而不會被焊接工具傷害。
本發明的其它特色和優點將在隨後的說明中表現出來，通過實施例和
單獨給出圖1是用本發明的製造方法製造的光纜的橫截面圖；圖2a到2c是用本發明的製造方法製造圖1中的光纜的裝置的正面示意圖；圖3a和3b是這種裝置的平面圖。
根據本發明的光纜的最佳實施例如圖1所示。包括若干根光纖1，這裡是九根，埋嵌在一種粘性體2如矽凝膠體裡。光纖和粘性體2充滿在保護外套裡的圓柱空間。根據本發明，包括塑料材質的第一層套管，在這個例子裡，被一層硬結的粘接材料4包覆著，再被另一層外部金屬套管5共軸環繞包覆。這是在粘接材料層4硬結後貼附在第一層塑料套管3上的。應注意在某些情況粘接層4可能被忽略。
可以有任何數量的光纖埋嵌在粘性體2裡；這依賴於科學技術的可能性和對使用光纜的要求。
第一層塑料套管3的管壁厚度可以選擇在0.2和2mm之間，一種優選值是0.5mm。第一層套管3的材料可以選用耐高溫的塑料材料，下面的材料可以考慮PBT，PA，PP和PC等。
粘接材料層4可以是能在被加熱而又熱又幹硬時能應用的任何粘接材料。一種由三井公司(Mitsui)製造的商標為ADMER的粘接材料可以使用。
至於第二層金屬套管5，適合採用耐腐蝕金屬製造，如鋁，銅，鈦，不鏽鋼，電鍍鋼或其它方法製造的耐腐蝕鋼，以及其它類似材料。第二層套管5金屬的選擇實質上以必須能夠耐腐蝕為準，因為當光纜與不同材料製造的電傳輸線結合使用時容易出現腐蝕，例如在高壓線路裡能夠產生這種情況。因此，套管5優先使用不鏽鋼，上麵包覆一層鋁層，如果電傳輸線也是用鋁製造的話。
第二層套管5的管壁厚度可以介於0.08和1mm，優選值為0.3mm。
根據本發明的製造方法(圖2a到3b)，光纖1先從以固定拉力拉住它們的放線軸6上解開。塑料在一臺擠壓機裡被壓出並由一個壓合模具8形成第一層套管。光纖1通過所述模具8。
在另一個擠壓機9裡有融化的高溫粘接材料，塗在剛剛形成的第一層套管3。粘接材料也可以在第一層套管3通過模具8時壓出。
接著，一個充注裝置10(圖3a)向第一層套管3裡充注粘性體2以便完全充滿，這樣可避免第一層套管3的潮溼過敏。這種組件離開模具8並繼續地進入第一個冷卻通道11，一個牽引裝置12，接著到第二個冷卻通道13繼續冷卻。在兩個冷卻通道11和13裡，第一套管3受前後通道的溫度差的影響而產生縱向收縮。因此，光纖1對於套管3長一些。
通過一個測量裝置14後，第一套管3、光纖1和凝膠體2組成的組件又通過一個牽引設備15。在牽引設備12和15之間，對第一套管的拉力保持在一固定值。
測量裝置14包括一個拉力測量單元16控制牽引設備12和15，設有一個直徑測量和監視單元17，來測量第一套管的3的直徑以便把直徑保持在一個預定的校準值，在第二冷卻通道13的出口有一個用來測量第一套管3的移動速度的單元18。
另一種測量作用在模具8的前面，測量光纖1在這個地方的移動速度。光纖1的和接近模具8的套管3的以及在裝置14裡的速度測量，可以用高精度雷射測量設備來完成，精確度可以在0.002％的範圍。根據兩種測量的速度，測量設備能夠決定套管3和光纖1之間的長度比率。計算出的比率與要求的不變比率相比較，例如0.2％。在與所要求的比率產生差別的情況，產生一個控制信號控制放線軸改變縱向拉力，使光纖1恢復到符合要求的長度比率。
在前面的敘述中，舉例說明了可以使光纖1相對於套管3較長的一種加熱方法。然而應注意，也可以用機械方法達到這種較長，即對套管3機械牽引同時介入光纖1，在光纖介入後放開機械牽引。
要形成光纜的第二套管5的金屬帶從兩個放線軸19a和19b上交替解開(如圖2c和3a)。有一個橫向焊接站20，可以使來自一個軸的金屬帶的後端先通過該裝置，再與從第二軸上解開並要進入該裝置的金屬帶的前端連接。橫向焊接站20的後面有一個收集器21，來大量收集一定長度的帶子，以便能在兩根帶端固定連接時完成橫向焊接。
軸19a和19b、橫向焊接站20和收集器21放置在由光纖1、凝膠體2和第一層塑料套管3組成的組件的主要通道的側面。離開收集器的帶子導入兩個傳輸帶22a和22b而介入這條主通道(圖3b)。當然，在這裡我們僅涉及了本發明方法的一種實施例，該裝置的其它型式的多種結構也應視為不脫離本發明的範圍。
金屬帶所經過的第一道工序是在一個連續切割站23裡進行寬度調整。接著金屬帶在一個成型站24裡進一步成型，首次形成第二層套管5並包卷第一套管3。接著，在一個成型站24之後的焊接站26裡，第二套管沿縱向邊縫被焊接閉合，如圖1中代號25所示。焊接站26可以是雷射類。
第二套管5在一個由尺寸卷和/或模具構成的尺寸校準站27裡收縮或減小直徑。校準的結果是第二套管5緊緊地包住第一套管3的外壁，正好與包在第一套管3外面的粘接層4緊密接觸。
下一步，組件經過一個高頻加熱設備，使第二套管5加熱到粘接層4融化並粘附第二套管5的裡面。
進一步，組件也可以在尺寸校準站29裡經歷另一個收縮工序，來進一步減小直徑以便使光纜達到標準直徑。
完成後的光纜接著進入一臺切割機30，接著進入一臺卷繞機31。
剛剛敘述的方法的主要優點實質上是對過長的較好控制，另外的優點是由於有第二層金屬套管而使光纜有較好的耐久力。此外，在第二層套管的焊接操作中，由於光纖與第二層套管被第一層套管隔開，光纖不會有任何損壞的危險。情況就是這樣，即使電焊引線在第二套管裡面形成一個非隆起的焊縫。第二套管還進一步受到保護不受腐蝕(銅，鋁等)或被一個表皮層保護而不需要先前的特殊處理就能直接焊接。當本發明中的光纜結合在一個更複雜的包括其它幾種金屬成分的電纜裡，例如電傳輸線，這樣的電纜經常用在高壓線路裡，這時這些優點更顯著。
最後，用在本發明的方法中的所有設備都是現有的，都處在一個可接受的價格。
權利要求
1.一種光纜的製造方法，這種光纜包括至少一根光纖(1)放在包括兩個共軸套管(3、5)的一個保護外套裡，內套管(3)由塑料製造並包含所述光纖(1)，這種方法包括製造一根塑料的第一套管(3)，裡面放有至少一根光纖(1)，所述光纖相對於套管(3)的長度有一個過長，用一根第二套管(5)包覆第一套管(3)所述方法的特徵在於第二套管(5)是用金屬製作的，還進一步包括由一根金屬帶的縱向邊沿繞所述第一套管(3)不斷連接，形成圍繞第一層套管(3)的第二層套管(5)，同時互相固定，繞第一層套管(3)收縮第二層套管(5)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述第二套管(5)的縱向邊是通過焊接(25)而互相固定的。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述第二套管(5)的製作材料可從這些金屬中選擇鋁，銅，鈦和鋼最好不鏽鋼或電鍍鋼。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，如果需要，所述第二套管(5)外塗有一層防腐蝕保護層，最好是鋁。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的方法，其特徵在於還包括使用一層粘接材料(4)，在所述第一套管(3)的外表面，經緊縮工作後使第一(3)和第二(5)套管粘接在一起。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於還包括在緊縮工作中加熱第二套管(5)，以便融化所述粘接材料(4)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於還包括再次緊縮第二套管(5)，連續進行加熱，直到達到標準直徑。
8.根據前述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於包括在光纖(1)受到縱向牽引時繞光纖(1)壓合所述第一塑料套管，對光纖(1)和第一套管(3)的組件進行熱處理，以達到過長。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於還包括在擠壓第一套管(3)之前的第一位置點，測量光纖(1)的移動速度以獲得第一個速度值，在完成所述熱處理之後的第二位置點，測量第一套管(3)的移動速度以獲得第二個速度值，根據所述移動速度，計算在第一和第二位置點間的光纖(1)和第一套管(3)的長度，確定計算的長度之間的比率，以獲得測量長度的比率；產生一個要求的長度比率值；比較要求的比率和所述的測量比率；當所述的測量比率偏差於要求的比率時，調整對光纖(1)的縱向拉力，直接消除所述的偏差。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的方法，其特徵在於還包括在進行熱處理時和/或以後，對第一套管(3)施加一縱向拉力，與施加到光纖(1)的拉力方向相反。
11.根據權利要求1到7中任一項所述的方法，其特徵在於包括對第一套管(3)進行機械牽引，同時介入光纖(1)，介入後機械牽引釋放。
12.根據權利要求1到11中任一項所述的方法，其特徵在於還包括在第一套管(3)裡介入保護粘性體(4)。
13.根據前述任一項權利要求所述的方法獲得的光纜，包括至少一根光纖(1)，被塑料製作的第一套管(3)和與第一套管共軸的第二套管(5)包覆，其特徵在於所述第二套管(5)是金屬製作的，與第一層套管緊密接觸。
14.根據權利要求13所述的光纜，其特徵在於在所述第一和第二套管(3，5)之間有一層粘接材料(4)。
全文摘要
這種方法製造的光纖包括放在包括兩個共軸套管的外套裡的光纖(1),裡面的套管是塑料製造的,包含光纖。這種方法包括把光纖放入第一套管(3),使它們相對套管有一定的過長。接著組件(1,2,3)被第二套管(5)包覆。第二套管在獲得過長後包覆第一套管,由金屬帶的縱向邊繞組件連續地撞合在一起,同時互相固定,接著第二套管縮緊第一套管。在兩個套管間有一層粘接材料(4)。
文檔編號G02B6/44GK1198537SQ9810941
公開日1998年11月11日 申請日期1998年4月9日 優先權日1997年4月14日
發明者E·克謝爾, B·布盧謝克 申請人:瑞士凱布有限公司