光缆及其制造方法技术

一种光纤电缆有一个由多个单元体组成的芯子。单元体由多根光纤维构成，光纤维组装时未经有意识的绞合。多个单元体被封在一根公共管中，管内设置了防水材料以填充光纤维间和单元体间的空隙。防水材料的临界屈服应力不超过约７０巴（２０℃），切变模量小于约１３千巴（２０℃）。公共管之外有非金属或金属加强构件、塑料内套管、另一层加强构件以及塑料外套管。光纤维能在电缆结构内移动而避免受到不适当的应力作用。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。更确切地说，本专利技术涉及一种光纤缆芯，它具有多个多纤维的单元体，它们装在一根管子内，该管子还有一些包皮组织的附加部分。光纤通讯领域已取得迅速的发展，然而其工艺上却仍在经历着一些重大的转变。例如，前几代纤维通讯系统在约0.8μm的波长上进行工作，而现代通讯系统的工作波长范围为1.3μm。目前，人们的兴趣所在是把通讯系统的工作波长提高到1.55μm，以利用以硅石为主的光纤在此波长范围内存在着损耗窗口的优势。另一个重大转变是从多态纤维转向单态纤维，这种转变是由对带宽有较高的要求而产生的。虽然要求光导光纤具有较大的带宽容量和较小的尺寸，但它们很脆，在承受拉力时极易断裂，而在弯曲时其光导性将下降。这种由于弯曲面导致传导能力的下降，通称为微观弯曲损失。因此，人们发展了电缆结构，从而可以从机械结构上来保护光学纤维。用于管道的电缆必须能承受当它被拉进管道时受到的拉力载荷和由弯曲而引起的应力。已经使用的光纤电缆结构包括活动管式电缆、绞合式电缆和带式电缆。有关活动管式电缆的说明，可参见D.Lawrence和P.Bark的“Recent Deve lopments in Mini-Unit Cable”一文(刊于32届国际电线和电缆会议(1983)论文集P.301-307)，也可参见美国专利US-4，153，332。带式电缆由一根或多根带子构成，每根带子均包含多根光学纤维，这些纤维的排列分布大致呈平面束状。美国专利US-4，078，853展示了一种包括一个带状芯子的电缆，它的芯子被一个松配合的塑料管状内套所包围，塑料外套用加强构件加强，为了使外套和加强件连接紧密，加强件被封在外套内。在有些情况下，尤其是当管道系统有很多弯曲时(例如设在市区的环形设备里的管道)，电缆承受的拉力载荷将更大，美国专利US-4，241，979公开了一种经过改进的光通讯电缆，它能适用于上述情况，它在塑料挤制内套和外套之间，增加了一个衬垫层(在衬垫层上螺旋式地缠绕着加强件)，以控制外套对加强件的封装程度。这种电缆具有两层分开的加强部分，它们沿相反方向进行缠绕，当受到持续载荷(拉力)作用时，两个加强层绕电缆产生数值相等但方向相反的转矩，这能保证电缆不至于发生扭绞。带式电缆具有许多很好的性质，其中之一是易于进行纤维束连接。如美国专利US-3，864，018所示的纤维束接线器，就可在工厂现场使用，它和单根纤维连接技术相比可节约很多时间。另一个优点是，与绞合电缆相比，电缆单位横截面上的纤维密度较高。在另一种光通讯电缆中，多根光学纤维被封装在一根塑料挤制管中而成为一个单元体，多根这样的管式单元体又被封装在一根公共的塑料挤制管内，而这根挤制管则被封在包皮内。一般来说，封装在每个管式单元体内的光学纤维都是绕某个中心加强件而绞合在一起的。之所以使用中心加强件的原因，是因为它容易装入电缆。另外，装有中心加强件的电缆比那种把加强构件结合在包皮内的电缆更容易弯曲。然而，当这种电缆发生弯曲时，其中心加强构件可能在某些情况下会顶着管子压缩一根或多根纤维，从而损坏纤维。总的来说，现有技术中的光纤电缆，如带式电缆、绞合电缆以及活动管式电缆，都具有这样的缺点，即它们的带状物，绞合单元体或者管子都要在分开的生产线上进行制造。例如，绞合电缆中的多个单元体，是在被分别封装在管子内并绞合后，再送到一条给它们加上公共管和外套的生产线上的。每个单元体必须在另一条生产线上进行制造，一直要等到多个单元体能一齐连结在公共管中时，它们才能离开这条生产线，因为带状物或管状芯子总是按某个预定的绞距进行绞合的，所以制造它们以及把带子或管子装进缆芯时，要使用一些相当沉重的转动设备，从生产制造的观点看，这样做很不理想。为了防止水的浸入而在电缆缆芯中加入一种防水填充料的做法，使电缆制造变得更为复杂。美国专利US-4，176，240公开了以前使用过的一种粘弹性防水材料，一般来讲，所用的防水材料在电缆制造和处理时，虽发生变形但却不会屈服。防水材料能防止光学纤维在电缆中发生移动和弯卷，因为光学纤维所接触的(这种接触的周期相当小)是不屈服的填充材料的表面。纤维与不屈服表面接触的周期越小，则微观弯曲损失越大。通过绞合电缆，多少能解决一点问题，因为绞合电缆能使纤维在应力作用下形成新的螺旋线，从而避免微弯损失。申请号为NO.697，054(1985、1、31、C.H.Gartside Ⅲ等提交)的申请中公开了一种类似润滑脂的填充混合物，它的临界屈服应力相当低。显然，符合需要的光毛电缆是与过去所用的电缆不一样的，这种电缆的制造成不应该比现在所用的贵，而且结构更为紧凑。这种电缆还应该能阻止导致光纤维微弯损失的不适当应力的产生。可以相信，在现有技术中不存在这样一种电缆，长期以来人们一直希望能得到一种价格低廉的光纤通讯系统。上述问题已由本专利技术的电缆及其制造方法所解决。本专利技术的光纤电缆具有多根光学纤维，它们装在一起(并不有意识地进行绞合)形成一个单元体，该单元体沿电缆的轴向伸展。由塑料制成的管子，其长度能封住多根光纤，管子与电缆轴向平行。多根光纤的横截面与管子内横截面之比，不超过某个预定值，该预定值在一个最佳实施例(在此例中光纤有包复层)中约为0.5。这种电缆还具有至少一个加强构件和一个套壳，套壳由塑料制成，并能封住管子的长度。在一个实施例中，电缆具有多个单元体，每个单元体均包括多根光学纤维。由塑料制成的管子的长度能封住多个单元体，而管子的长度却不大于单元体内纤维的长度。在一个实施例中，装在管内并主要用来填补纤维间空隙的防水材料，其临界屈服应力(20℃时)不大于约70巴，切变模量(约20℃时)约小于13千巴。各个单元体被防水材料彼此分开，多个单元都被封在一根公共管(不象在现有技术中是各自的管子)的长度范围内。防水材料的特点是在达到临界应力值之前，它象一个弹性固体那样起作用，而在超过临界应力值之后则象液体那样起作用。在一种制造光纤电缆的方法中，多根光纤彼此并列地进料以形成一个单元体，随后对单元体进行绷扎，绕单元体挤制出由塑料制成的管子后，给电缆配上加强构件。然后再给管子包上一层由塑料制成的套壳。在另一个实施例中，多个被绷扎起来的单元体可在一条公用的生产线上制造并被送进一台挤压机，它能挤出一根由塑料制成的管子来封住多个单元体。在形成管子的同时，可将防水材料(它的临界屈服应力在20℃时不大于约70巴，切变模量在20℃时约小于13千巴)引入缆芯。它充填在光纤维之间和单元体之间的空隙中。然后，可绕公共的塑料管加上包皮组织，包皮组织至少包括一层套壳和一些加强构件，这些加强构件设置在管子和套壳的外表面之间。若结合附图阅读以下特定实施例的有关详细说明，则更容易理解本专利技术的其它一些特征。图1 本专利技术光纤电缆的透视图;图2 图1光纤电缆的端视图;图3 包复光纤的端视图;图4 图1电缆防水材料的实用应力-应变示范性曲线;图5 用来制造图1电缆的生产线简图;图6 图5生产线部分透视图，它展示光纤供料和多根光纤装入分开的单元体的情况;图7 图5装置的部分透视图，它展示一种用来调整图1电缆缆芯和包皮长度比的装置;图8 本专利技术电缆不同实施方案的透视图;图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤电缆，它由下列几部分组成：多根光纤维，它们可基本上沿着电缆纵向轴线方向伸展；一根管子，它由塑料制成且能封住多根光纤维，多根光纤维的横截面积与管子内横截面积之比不超过某个预定值，管子基本上平行于电缆的纵向轴线；一个加强构件 ；以及一个套管，它由塑料制成且能封住上述管子。

【技术特征摘要】
1.一种光纤电缆，它由下列几部分组成多根光纤维，它们可基本上沿着电缆纵向轴线方向伸展；一根管子，它由塑料制成且能封住多根光纤维，多根光纤维的横截面积与管子内横截面积之比不超过某个预定值，管子基本上平行于电缆的纵向轴线；一个加强构件；以及一个套管，它由塑料制成且能封住上述管子。2.按权利要求1的电缆，其特征在于，每根光纤维都有一层包复层多根包复光纤维的横截面积与管子内横截面积之比不超过约0.5。3.按权利要求1的电缆，其特征在于，在多个单元体周围设置一根公共管，每个单元体由多根光纤维组成且由一根绷扎带缠绕，多个单元体被封在一种由塑料制成的相当柔韧的带状物中，这种带状物设置在单元体和管子之间。4.按权利要求3的电缆，其特征在于，单元体是绞合在一起的。5.一种光纤电缆，它由以下几部分组成多个单元体，每个单元体均由多根光纤维组成，光纤维不是有意识地绞合在一起的，它们所形成的单元体可沿电缆伸展，单元体上缠绕绷扎带;一根管子，它由塑料制成且能封住多个单元体，多根光纤维的横截面积与管子内横截面积之比不超过某个预定值，管子基本上平行于电缆的纵向轴线。一种防水材料，它被设置在管子内，它能在大体上把光纤维之间以及单元体和管子之间的空隙填满，防水材料具有一个临界屈服应力和一个切变模量，当防水材料受到某种预定应力作用时，它能允许单元体随芯子发生移动。一种加强构件;以及一个套管，它由塑料制成并能封住上述管子。6.按权利要求5的光纤电缆，其特征在于，防水材料的临界屈服应力在20℃时不大于约70巴，而切变模量在20℃时不小于约13千巴。7.按权利要求6的光纤电缆，其特征在于，每个单元体的绞距平行。8.按权利要求6的光纤电缆，其特征在于，每个单元体的绞距绞合。9.按权利要求6的光纤电缆，其特征在于，管子是公共管，它能封住多个单元体，仅由防水材料把单元体彼此分开，每根光纤维有一包复层，所说的面积比预定值为0.5，管子长度不大于各单元体内纤维的长度。10.按权利要求9的电缆，其特征在于，防水材料的成分包括a)77-96%(重量比)的油，它可由下列这组材料中选出ⅰ.石蜡油，它最小比重为约0.86，凝固点小于-4℃，型号为ASTM103，104A或104B型;ⅱ.环烷油，它最小比重约0.86，凝固点小于-4℃，型号为ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重约0.83，凝固点小于18℃;ⅳ.上面三种油的任何混合物;b)2-15%(重量比)的疏水锻制硅石胶体颗粒。11.按权利要求9的电缆，其特征在于，防水材料的成分包括a)77～95%(重量比)的油，它可由下列这组材料中选出ⅰ.石蜡油，最小比重约0.86，凝固点小于-4℃，为ASTM103，104A或104B型。ⅱ.环烷油，最小比重约0.86，凝固点小于-4℃，为ASTM103，104A或104B型;ⅲ.聚丁烯油，最小比重约0.83，凝固点小于18℃;ⅳ.以甘油三酸脂为主的植物油;ⅴ.聚丙烯油;ⅵ.氯化石蜡油，其含氯量约30～75%(重量比)，25℃时粘度为100～10，000厘泊;ⅶ.聚合酯类;b)2～15%(重量比)的胶体颗粒，可从疏水煅制硅石，亲水煅制硅石，淀积硅石，以及粘土和BET面积约为50～400米2/克的胶体颗粒中选出。12.按权利要求11的电缆，其特征在于，防水材料中还含有最多达15%(重量比)的泄漏阻止剂，它可从下列橡胶中选出苯乙烯橡胶;苯乙烯-橡胶-苯乙烯的嵌段共聚物，其中苯乙烯与橡胶之比约0.1～0.8;半液体橡胶，其Flory分子量在20，000～70，000之间;丁基橡胶;乙丙橡胶;乙烯-丙烯二烯共聚物橡胶;氯丁橡胶，其穆尼(Mooney)粘度在100℃时约为20～90;解聚橡胶，其粘度在38℃时为40，000～400，000厘泊;防水材料中油、胶体颗粒和泄漏阻止剂的含量至少为99%(重量比)。13.按权利要求12的电缆，其特征在于，防水材料成分中合约90～95%(重量比)油、约2-10%(重量比)胶体颗粒。14.一种制造光纤电缆的方法，它包括以下步骤组装多根光纤维(不进行有意识的绞合)以形成一个由单元体构成的芯子;把单元体沿进料路径往前送进装上包皮(它能封住单元体)，此步骤包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：查理斯亨利加特希德，安德鲁约翰帕鲁斯卡，帕布胡布海达亚海帕塔尔，
申请(专利权)人：美国电话电报公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]