BR102019018372A2

BR102019018372A2 - Cabo óptico

Info

Publication number: BR102019018372A2
Application number: BR102019018372-1A
Authority: BR
Inventors: Josep Maria Martin Regalado; Josep Oriol Vidal Casanas; Matias Campillo Sanchez; Ester Castillo Lopez
Original assignee: Prysmian S.P.A.
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-24
Also published as: RU2019127911A; US20200081209A1; EP3623854A1; US10606005B1

Abstract

um cabo óptico inclui uma pluralidade de fibras ópticas vedadas dentro de um tubo de metal, uma bainha interna de polímero circundando o tubo de metal e operativamente conectada ao tubo de metal, e uma bainha externa disposta sobre a bainha interna de polímero.

Description

CABO ÓPTICO

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se geralmente a cabos ópticos e, em modalidades particulares, a cabos óticos capazes de manter a operação em ambientes adversos.

Fundamentos [002] As fibras ópticas são filamentos de vidro capazes de transmitir um sinal óptico a grandes distâncias, a velocidades muito altas e com perda de sinal relativamente baixa em relação às redes de fio de cobre padrão. Os cabos ópticos são, portanto, amplamente utilizados na comunicação de longa distância e substituíram outras tecnologias, como a comunicação por satélite, a comunicação por fio padrão etc. Além da comunicação de longa distância, as fibras ópticas também são usadas em muitas aplicações, como medicina, aviação, servidores de dados de computador, etc.

[003] Devido à ampla faixa de aplicações para fibras ópticas, os cabos ópticos podem precisar ser capazes de operar em ambientes adversos. Por exemplo, cabos ópticos podem ser usados em ambientes adversos, onde é necessária alta resistência química, como em dutos, refinarias, tais como usinas de óleo e gás, operações de mineração e semelhantes. Cabos ópticos também podem ser usados para manter a funcionalidade por motivos de segurança durante eventos de desastre. Por exemplo, os cabos ópticos podem precisar ser retardantes de chama, resistentes ao fogo e manter a integridade do circuito pelo maior tempo possível durante um incêndio. Além disso, o desempenho dos cabos ópticos pode ser afetado adversamente por eventos de pressão, como tensões por flexão, flambagem e compressão. Por estas razões, cabos ópticos que sejam resistentes a produtos químicos, fogo e/ou tensões mecânicas podem ser desejáveis.

[004] Cabos ópticos também podem ser usados em aplicações onde sinais elétricos e/ou energia elétrica são desejáveis, além de um sinal óptico.

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Um cabo híbrido pode incluir trajetos eletricamente condutivos, bem como trajetos ópticos em uma solução de cabo integrado. Por exemplo, dispositivos ópticos e equipamentos eletrônicos, como máquinas, sensores, dispositivos de comunicação e outros, podem ser alimentados por um cabo híbrido. Cabos híbridos foram descritos anteriormente na técnica.

[005] Um cabo de transmissão de fibra óptica para ambientes de alta tensão e especialmente aplicações submarinas é descrito por Samnita na Publicação de Patente Europeia n° EP0371660A1. O cabo de transmissão de fibra óptica compreende um a um grande número de fibras ópticas, condutores elétricos e membros de resistência de fios metálicos contidos em uma única estrutura de cabos. Um exemplo específico é um cabo eletro-optomecânico que inclui pelo menos um tubo de liga de aço de parede fina contendo pelo menos uma fibra de modo único e um gel de preenchimento de vazio. Um anel dielétrico inclui uma camada eletricamente condutiva nele. Um membro de resistência de fio de aço contra-helicoidal de camada dupla ou de três ou quatro camadas, equilibrado por torque, opcional provê proteção adicional, bem como capacidade de ser rebocado, implantado e recuperado do fundo do mar a profundidades abismais.

[006] Um cabo de telecomunicações submarino é descrito por

Marlier et al. na Patente U.S. 5.125.061. O cabo de telecomunicações submarino tem fibras ópticas embutidas em um material que preenche um tubo, o qual se encontra dentro de um trançado helicoidal de fios metálicos com alta resistência mecânica e nos quais os interstícios são preenchidos com um material de vedação. O cabo inclui uma primeira bainha extrudada entre o tubo e o trançado helicoidal, e o trançado helicoidal é ele próprio coberto por uma segunda bainha extrudada que é isolante e resistente à abrasão, e se o cabo for para uma ligação remotamente alimentada, inclui uma tira condutiva no tubo ou na primeira bainha.

Sumário

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 8/50 / 31 [007] De acordo com uma modalidade da invenção, um cabo ideal inclui uma pluralidade de fibras ópticas vedadas dentro de um tubo de metal, uma bainha interna de polímero circundando o tubo de metal e operativamente conectada ao tubo de metal, e uma bainha externa circundante disposta sobre a bainha interna de polímero. Em uma modalidade, uma única camada de blindagem é disposta entre a bainha interna de polímero e a bainha externa.

[008] De acordo com outra modalidade da invenção, um cabo óptico inclui um núcleo óptico compreendendo um tubo de metal que encerra uma pluralidade de fibras ópticas frouxas. O núcleo óptico é configurado para resistir à penetração de água. O cabo óptico inclui ainda uma camada interna homogênea de camada única disposta sobre e operativamente conectada ao núcleo óptico e uma bainha externa. A bainha interna homogênea de camada única é configurada para ser quimicamente resistente. O cabo óptico pode também incluir uma camada de blindagem disposta e em contato físico com a camada interna homogênea de camada única, e a bainha externa disposta sobre a camada de blindagem. A bainha externa está configurada para ser retardante de chama.

[009] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, um cabo híbrido inclui uma pluralidade de fibras ópticas vedadas dentro de um tubo de metal e uma bainha interna de poliamida circundando o tubo de metal. A bainha interna de poliamida é diretamente conectada ao tubo de metal. O cabo híbrido inclui ainda uma camada condutiva disposta e em contato físico com a bainha interna de poliamida, uma bainha intermediária disposta sobre a camada condutiva e uma bainha externa circundando a bainha intermediária. Uma camada de blindagem pode ser disposta entre a bainha intermediária e a bainha externa. O cabo híbrido é configurado para transmitir sinais ópticos através da pluralidade de fibras ópticas. O cabo híbrido é ainda configurado para conduzir corrente elétrica através da camada condutiva.

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 9/50 / 31 [0010] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, um método para fabricar um cabo óptico inclui prover uma pluralidade de fibras ópticas, vedar a pluralidade de fibras ópticas dentro de um tubo de metal, formar uma bainha interna de polímero circundando o tubo de metal e operativamente conectada ao tubo de metal, e formar uma bainha externa para circundar a bainha interna de polímero. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente formar uma única camada de blindagem sobre a bainha interna de polímero antes de formar a bainha externa.

Breve Descrição dos Desenhos [0011] Para uma compreensão mais completa da presente invenção, e suas vantagens, faz-se agora referência às seguintes descrições tomadas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

a Figura 1 ilustra um cabo óptico convencional;

a Figura 2 ilustra outro cabo óptico convencional;

a Figura 3 ilustra um cabo óptico exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo uma pluralidade de fibras ópticas de acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 4 ilustra um cabo óptico exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo dois ou mais tubos de fibra contendo cada uma pluralidade de fibras ópticas de acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 5 ilustra um cabo híbrido exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo uma pluralidade de fibras ópticas, bem como uma camada eletricamente condutiva, de acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 6 ilustra um cabo híbrido exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 10/50 / 31 metal vedado, contendo dois ou mais tubos de fibra contendo cada uma pluralidade de fibras ópticas, bem como uma camada eletricamente condutiva, de acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 7 ilustra um método exemplificativo para fabricar um cabo óptico de acordo com uma modalidade da invenção;

a Figura 8 ilustra outro método exemplificativo para fabricar uma óptica de acordo com uma modalidade da invenção; e a Figura 9 ilustra um método exemplificativo para fabricar um cabo híbrido de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Ilustrativas [0012] A criação e a utilização das modalidades presentemente preferidas são discutidas em detalhes abaixo. Deve ser apreciado, no entanto, que a presente invenção provê muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados em uma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas discutidas são meramente ilustrativas de formas específicas de fazer e usar a invenção, e não limitam o escopo da invenção.

[0013] Em várias modalidades, um cabo óptico com alta resistência química, resistência ao fogo, retardamento de chama, integridade do circuito e resistência mecânica será descrito. O cabo óptico atinge essas e outras propriedades, incluindo uma camada quimicamente resistente em contato direto com um tubo de metal que abriga as fibras ópticas. A descrição seguinte descreve as modalidades exemplificativas.

[0014] Dois cabos ópticos convencionais serão descritos primeiramente usando as Figuras 1 e 2. Dois cabos ópticos das modalidades serão então descritos usando as Figuras 3 e 4. Dois cabos híbridos das modalidades serão então descritos usando as Figuras 5 e 6. Vários métodos exemplificativos de fabricação de cabos das modalidades serão então descritos usando as Figuras 7-9. Uma seleção de possíveis diâmetros de cabos e faixas de diâmetro de cabos será resumida na Tabela I.

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 11/50 / 31 [0015] A Figura 1 ilustra um cabo óptico convencional.

[0016] Com referência à Figura 1, um cabo óptico convencional 100 inclui um elemento central de plástico reforçado com fibra de vidro (GFRP) 150. Os tubos de poliéster termoplásticos 152 estão arranjados em torno do elemento central GFRP 150. Cada um dos tubos de poliéster termoplásticos 152 contém uma pluralidade de fibras ópticas 110 e um composto de gel 122. O cabo óptico convencional tem 72 fibras ópticas 110 contidas em seis tubos de poliéster termoplástico 152, como ilustrado na Figura 1.

[0017] Os tubos de poliéster termoplásticos 152 estão circundados por uma cobertura de núcleo intumescível e resistente ao calor 124. A cobertura de núcleo intumescível e resistente ao calor 124 compreende uma fita de mica para resistência ao calor e um pó absorvente para proteção da água. A cobertura de núcleo intumescível e resistente ao calor 124 é circundada por uma camada de baixa fumaça e zero halogênio (LS0H) 154. O elemento central GFRP 150, os tubos de poliéster termoplásticos 152, a cobertura de núcleo intumescível e resistente ao calor 124, e a camada de LS0H 154 formam um núcleo de cabo 140 do cabo óptico convencional 100.

[0018] O núcleo de cabo 140 tem um diâmetro de núcleo convencional 190 determinado em função do número e da disposição das fibras ópticas dentro dos tubos de poliéster termoplásticos 152. O número total de fibras ópticas varia tipicamente de 6 a 96. O diâmetro do núcleo convencional 190 tem um diâmetro mínimo de 6,5 mm a 6 a 36 fibras ópticas. O diâmetro aumenta à medida que o número de fibras ópticas aumenta. Um cabo óptico convencional 100, incluindo 72 fibras ópticas, tem um diâmetro de núcleo convencional 190 de 7,4 mm. Da mesma forma, um cabo óptico convencional 100 incluindo 96 fibras ópticas tem um diâmetro de núcleo convencional 190 de 9 mm.

[0019] O núcleo de cabo 140 é coberto por uma bainha interna de múltiplas camadas 142 em uma posição radialmente externa em relação à

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 12/50 / 31 camada de LS0H 154. A bainha interna de múltiplas camadas 142 tem uma folha de alumínio 132, uma camada de polietileno de alta densidade (HDPE) 156 e uma camada de poliamida (PA) 158. A camada de PA 158 é feita de poliamida 12 (também referida como PA12). A bainha interna de múltiplas camadas 142 tem um diâmetro de revestimento interno convencional 192 que é limitado pelo número de camadas incluídas na bainha interna de múltiplas camadas 142, bem como requisitos mínimos de proteção. De modo a proteger o cabo óptico convencional 100, o diâmetro interno convencional da bainha 192 não pode ser inferior a 6,9 mm.

[0020] Uma camada de blindagem 146 está disposta na bainha interna de múltiplas camadas 142. A camada de blindagem 146 consiste em uma camada de fios de aço galvanizados 136. Uma bainha externa de LS0H 148 cobre a camada de blindagem 146. O cabo óptico convencional 100 tem um diâmetro de cabo óptico convencional 199 que inclui a camada externa de LS0H 148. Uma vez que o núcleo do cabo 140 também está incluído, o diâmetro de cabo óptico convencional 199 está sujeito às mesmas limitações que o diâmetro de núcleo convencional 190. Um cabo óptico convencional 100 com um número total de fibras ópticas na faixa de 6 a 36 fibras ópticas tem um diâmetro de cabo óptico convencional 199 de 19,8 mm. Um cabo óptico convencional 100 com 72 fibras ópticas tem um diâmetro de cabo óptico convencional 199 de 20,7 mm. Do mesmo modo, um cabo óptico convencional 100 com 96 fibras ópticas tem um diâmetro de cabo óptico convencional 199 de 22,3 mm.

[0021] A Figura 2 ilustra outro cabo óptico convencional.

[0022] Referindo-se à Figura 2, um cabo óptico convencional 200 tem um membro de resistência central 250. As fibras 210 são protegidas em tubos frouxos preenchidos com gel 252 retidos em torno do membro de resistência central 250. Uma barreira de umidade 232 é feita de fita de copolímero de alumínio que é dobrada longitudinalmente em torno dos tubos frouxos 252.

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Uma camisa de subunidade 256 feita de polietileno de alta densidade (HDPE) é arranjada sobre a barreira de umidade 232. Uma camisa de poliamida 258 é arranjada em torno da camisa de subunidade 256. Uma blindagem 246 que consiste em fios de aço, tranças de fio de aço ou fita de aço corrugado é formada em torno da camisa de poliamida 258. Uma bainha 248 que consiste em material de baixa fumaça, zero halogênio, retardante de chama ou retardante de chama de PVC e material resistente a calor e óleo é formado ao redor da armadura 246.

[0023] O cabo óptico convencional 200 tem um diâmetro de cabo óptico convencional 299 sujeito às mesmas limitações que o núcleo óptico 240 de uma maneira semelhante ao cabo óptico convencional 100. O diâmetro do cabo óptico convencional 299 não pode ser inferior a 18,0 mm quando o cabo óptico convencional 200 tem um número total de fibras ópticas na faixa de 2 a 72 fibras ópticas. Um cabo óptico convencional 200 com 96 fibras ópticas tem um diâmetro de cabo óptico convencional 299 de 19,6 mm. Um cabo óptico convencional 200 com 144 fibras ópticas tem um diâmetro de cabo óptico convencional 299 de 23,4 mm.

[0024] Várias desvantagens podem estar associadas aos cabos ópticos convencionais. Por exemplo, os cabos ópticos convencionais são relativamente espessos. Tanto o cabo óptico convencional 100 como o cabo óptico convencional 200 precisam ter um membro de resistência central GFRP que aumente o diâmetro do núcleo óptico e consequentemente o diâmetro do cabo óptico convencional. Isso ocorre porque os tubos de preenchimento que não contêm fibras ópticas são incluídos para manter a integridade estrutural do cabo, mesmo quando são necessários menos tubos contendo fibras ópticas. Adicionalmente, a bainha interna de múltiplas camadas do cabo óptico convencional 100 e o cabo óptico convencional 200 aumenta o diâmetro total do cabo.

[0025] Outra desvantagem dos cabos ópticos convencionais como o

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 14/50 / 31 cabo 100 é o uso de fita de mica para prover resistência ao fogo. A fita de mica complica os fluxos do processo de fabricação exigindo que o cabo óptico convencional seja movido para outra linha para enrolar a fita de mica. O processamento adicional aumenta os custos de fabricação aumentando o tempo de fabricação e exigindo maquinaria adicional. A fita de mica é formada pela colagem de flocos de mica sobre um substrato de fibra de vidro e, portanto, é muito frágil. Os flocos de mica se descolam facilmente durante o processamento, o que polui de forma desvantajosa o ambiente de trabalho. Além disso, a fita de mica é relativamente cara, o que aumenta ainda mais os custos. O cabo 200, que não contém fitas de mica, não é adequado para manter a integridade do circuito sob fogo de acordo com a norma IEC 6033125 (1999).

[0026] Os cabos ópticos convencionais também não podem atender a todos os requisitos de proteção para determinados ambientes hostis, como aqueles encontrados na indústria de petróleo e gás. Por exemplo, cabos ópticos projetados para ambientes quimicamente desafiadores, como minas e poços de petróleo, devem ser simultaneamente resistentes à água, resistentes ao fogo, retardantes de chamas, quimicamente resistentes, mecanicamente estáveis e mantendo a integridade do circuito durante um incêndio. Os cabos ópticos convencionais desvirtuam, de modo desvantajoso, um ou mais requisitos de proteção, de modo a torná-los inadequados para utilização nestes ambientes agressivos, como na indústria de petróleo e gás.

[0027] Além disso, pode ser desejável prover conectividade elétrica, além de conectividade óptica dentro de um único cabo. Por exemplo, sinais elétricos e/ou energia podem ser transmitidos simultaneamente dentro de um único cabo óptico. A energia elétrica pode ser vantajosa para alimentar máquinas ou sensores remotos, por exemplo. Contudo, os cabos ópticos convencionais desvantajosamente proveem apenas conectividade óptica. [0028] Os inventores do presente pedido verificaram que os cabos

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 15/50 / 31 ópticos convencionais não cumprem os requisitos de proteção, tais como resistência ao fogo e integridade do circuito na presença de fogo. Além disso, os inventores do presente pedido verificaram que os cabos ópticos convencionais não podem ser tornados mais finos e menos dispendiosos e ainda assim cumprirem os requisitos de proteção para ambientes adversos, como os encontrados na indústria de petróleo e gás. Os inventores do presente pedido também reconhecem uma necessidade não satisfeita na indústria de prover sinais elétricos e/ou potência, além de sinais ópticos, usando um único cabo adequado para uso nesses ambientes adversos.

[0029] A Figura 3 ilustra um cabo óptico exemplificativo de acordo com a presente descrição que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo uma pluralidade de fibras ópticas de acordo com uma modalidade da invenção.

[0030] Com referência à Figura 3, um cabo óptico 300 inclui uma pluralidade de fibras ópticas 10 vedadas dentro de um tubo de metal 30. Qualquer número concebível de fibras ópticas pode ser vedado dentro do tubo de metal 30. Em várias modalidades, o número de fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30 é inferior a 150. No entanto, o número de fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30 também pode ser igual ou superior a 150. Em uma modalidade, o número de fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30 é 48. Em uma outra modalidade, o número de fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30 é 12. Em ainda uma outra modalidade, o número de fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30 é 96.

[0031] Um material de preenchimento 20 pode ser incluído para preencher o espaço vazio e parcialmente ou completamente imobilizar as fibras ópticas 10 dentro do tubo de metal 30. O material de preenchimento 20 pode ser configurado para impedir a propagação de umidade em uma direção longitudinal ao longo do cabo óptico 300. Por exemplo, o material de preenchimento 20 pode incluir um composto bloqueador de água. O material

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 16/50 / 31 de preenchimento também pode incluir um removedor de hidrogênio. Em várias modalidades, o material de preenchimento 20 inclui um material absorvente para absorver umidade e água, e inclui um pó superabsorvente em algumas modalidades. Em outras modalidades, o material de preenchimento 20 inclui um gel e é um gel tixotrópico em algumas modalidades. Em várias modalidades, o material de preenchimento 20 é um composto de inundação para impedir a propagação longitudinal da umidade dentro do tubo de metal 30. Exemplos de materiais adequados como material de preenchimento de acordo com a presente descrição são parafinas pesadas, óleos C20-50 neutros hidrotratados com hidrogênio e óleos de polidimetilsiloxano. Fios que bloqueiam a água contendo, por exemplo, poliacrilato e/ou pó de poliacrilamida, podem também ou alternativamente ser usados.

[0032] Em várias modalidades, o tubo de metal 30 pode ser soldado ou extrudado, se possível. O tubo de metal 30 pode ser de aço, por exemplo, de aço inoxidável, como aço inoxidável 304 ou 304L, ou aço inoxidável 316 ou 316L. O tubo de metal 30 pode também ser implementado utilizando outros metais ou ligas de metal. Em uma modalidade alternativa, o tubo de metal 30 é cobre elementar (Cu) e é um tubo de cobre soldado Em uma modalidade. Em outras modalidade, o tubo de metal 30 é uma liga de cobre e é um tubo de liga de cobre soldado Em uma modalidade. Em várias modalidades, o tubo de metal 30 é de alumínio e é um tubo de alumínio soldado Em uma modalidade. Alternativamente, o tubo de metal 30 pode ser formado a partir de alumínio extrudado. Quando o tubo de metal 30 é feito de cobre, liga de cobre ou alumínio, também pode transportar corrente elétrica, como solicitado pela aplicação de cabo específica.

[0033] O tubo de metal 30, o material de preenchimento 20 e a pluralidade de fibras ópticas 10 compreendem um núcleo óptico 40 do cabo óptico 300. Embora a pluralidade de fibras ópticas 10 possa ser parcialmente ou completamente imobilizada pelo material de preenchimento 20, a

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 17/50 / 31 configuração como ilustrado na Figura 3 pode ser referida como uma configuração de núcleo de tubo frouxo. Uma vantagem possível desta configuração é que o tubo de metal 30 pode prover estabilidade mecânica, de modo que um membro de resistência central é desnecessário. Uma vez que o tubo de metal 30 é vedado por soldadura ou extrusão, também pode funcionar para impedir a entrada de água no núcleo óptico 40. Especificamente, o tubo de metal 30 pode impedir a penetração de água radial no núcleo óptico 40. [0034] Ainda referindo à Figura 3, o cabo óptico 300 inclui ainda uma bainha interna 42 circundando o tubo de metal 30. Em várias modalidades, a bainha interna 42 é formada a partir de uma única camada de material de polímero homogêneo e é um material de poliamida em algumas modalidades. Em outras modalidades, a bainha interna 42 pode incluir duas ou mais camadas. A bainha interna 42 também pode ser implementada usando outros materiais, como polietileno (PE), como um exemplo. A bainha interna 42 pode ser configurada para proteger o núcleo óptico 40 de produtos químicos agressivos. Uma possível vantagem da bainha interna 42 é que pode ser obtida proteção suficiente contra produtos químicos, tais como óleo, combustível, tolueno, água e outros, utilizando uma única camada de material. Consequentemente, a bainha interna 42 pode vantajosamente ser mais fina, menos dispendiosa e mais simples de fabricar do que as camadas convencionais configuradas para proteger um núcleo óptico.

[0035] Quando feita de poliamida, a bainha interna do cabo da descrição foi considerada resistente a produtos químicos como hidróxido de sódio à temperatura ambiente, tolueno a 50°C, benzeno a 50°C, combustível diesel a 50°C, óleo de referência ASTM 902 a 750°C e 100°C, óleo de referência ASTM 903 a 100°C e 140°C, sendo a bainha interna testada de acordo com a norma IEC 60811-2-1 (2001).

[0036] Em uma modalidade, a bainha interna 42 é implementada utilizando uma única camada homogênea de nylon 6 (também referida como

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PA6). Especificamente, o nylon 6 tem a fórmula química [NH-(CH₂)₅-CO]_Wcomo uma unidade repetida. Por exemplo, tal como descrito abaixo, os inventores verificaram que o nylon 6 pode ser usado para formar a bainha interna 42 de modo a prover vantajosamente proteção química enquanto minimiza a espessura da bainha interna 42. Em uma modalidade, a bainha interna 42 é implementada utilizando uma única camada homogênea de nylon 12 (também referida como PA12). Especificamente, o nylon 12 tem a fórmula química [NH-(CH₂)₁₁-CO]_W como uma unidade repetida. Outros tipos de nylon podem também ser utilizados para a bainha interna 42, tal como nylon 6,6. Da mesma forma, outros materiais de poliamida também podem ser usados para a bainha interna 42. Em algumas aplicações, outros materiais, tais como outros materiais de polímero, podem também ser incluídos na bainha interna 42.

[0037] Uma camada de adesão opcional 26 pode ser disposta entre o tubo de metal 30 e a bainha interna 42. A camada de adesão 26 pode ser configurada para facilitar a ligação da bainha interna 42 diretamente ao tubo de metal 30. A camada de adesão 26 pode também ser configurada para atuar como um primário, preparando a superfície externa do tubo de metal 30 para ser ligada à bainha interna 42. Em várias modalidades, a camada de adesão 26 preenche completamente o espaço entre o tubo de metal 30 e a bainha interna 42. Como resultado, a camada de adesão 26 também pode funcionar para evitar ou reduzir a penetração longitudinal da água. Adesivos adequados para os cabos da presente descrição baseiam-se, por exemplo, em poliamida ou polietileno, opcionalmente misturados com polímeros de ácido acrílico ou acrilato.

[0038] O cabo óptico 300 também inclui uma camada de blindagem 46 circundando a bainha interna 42. A camada de blindagem 46 inclui um metal em várias modalidades. Em uma modalidade, a camada de blindagem 46 é uma camada única de blindagem. A implementação da camada de

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 19/50 / 31 blindagem 46 como uma única camada de blindagem pode, com vantagem, permitir um menor diâmetro total do cabo óptico 300. A camada de blindagem 46 pode ser implementada usando uma pluralidade de fios redondos 34. Em algumas modalidades, a camada de blindagem 46 inclui aço inoxidável e, Em uma modalidade, é implementada utilizando fios de aço galvanizado redondos (SWA) enrolados em uma hélice fechada em torno da bainha interna 42. Alternativamente, a camada de blindagem 46 pode compreender outros tipos de metal, tais como fosfato de aço, aço inoxidável, aço revestido de alumínio, cobre elementar (Cu), alumínio elementar (Al), ligas de metal e semelhantes.

[0039] A forma dos componentes elementares da camada de blindagem 46 não está limitada aos fios redondos. A camada de blindagem 46 também pode ser implementada usando fita corrugada, fios trapezoidais ou fios planos. Além disso, a camada de blindagem 46 também pode ser implementada usando membros de resistência dielétrica, tais como membros de resistência de vidro redondos ou membros de resistência de vidro planos ou fios de aramida redondos. A camada de blindagem 46 também pode incluir camadas adicionais.

[0040] Referindo-se novamente à Figura 3, o cabo óptico 300 inclui ainda uma bainha externa 48 ao redor da camada de blindagem 46. A bainha externa 48 pode ser vantajosamente configurada para prover resistência substancial ao fogo e retardamento de chama. A bainha externa 48 também pode, de um modo vantajoso, ser resistente ao calor, óleo e aos raios UV. A bainha externa 48 pode opcionalmente produzir baixa fumaça e zero halogênios na presença de fogo. Em algumas modalidades, a bainha externa 48 é implementada utilizando um material de LS0H como descrito, por exemplo, na Patente U.S. 6.552.112 que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. Especificamente, o material de LS0H pode compreender, por exemplo, (a) um homopolímero ou copolímero de propileno cristalino; (b) um

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 20/50 / 31 copolímero de etileno com pelo menos uma alfa-olefina e, opcionalmente, com um dieno; e (c) hidróxido de magnésio natural em uma quantidade tal que confere propriedades retardantes de chama. Em outras modalidades, a bainha externa 48 pode ser implementada usando um material de PVC ou um material de HDPE.

[0041] Várias dimensões representativas do cabo óptico 300 são mostradas na Figura 3. O núcleo óptico 40, que inclui o tubo de metal 30, a pluralidade de fibras ópticas 10 e, opcionalmente, o material de enchimento 20, tem um primeiro diâmetro de núcleo óptico 90. O primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 pode depender do número de fibras ópticas 10 contidas no interior. O primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 pode depender ainda da espessura do tubo de metal 30, bem como a presença de componentes estruturais e organizacionais adicionais incluídos para organizar a pluralidade de fibras ópticas 10. Por exemplo, a espessura do tubo de metal 30 pode estar entre 0,1 mm e 0,5 mm e é 0,4 mm Em uma modalidade. Um possível benefício do tubo de metal 30 incluindo fibras ópticas soltas 10 é que o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 é diminuído em comparação com os núcleos ópticos convencionais devido às razões descritas abaixo em mais detalhes.

[0042] Em várias modalidades, o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 está entre 1,5 mm e 5,5 mm. Em uma modalidade, o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 é de cerca de 2 mm. Como um exemplo específico, um núcleo óptico 40 incluindo 12 fibras ópticas pode ter um primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 de 2 mm. Em outras modalidades, o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 é de cerca de 3,5 mm. Como um exemplo específico, um núcleo óptico 40 incluindo 13 a 48 fibras ópticas pode ter um primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 de 3,5 mm. Em ainda outras modalidades, o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 é de cerca de 4,8 milímetros. Como um exemplo específico, um núcleo óptico 40 incluindo de 49 a 96 fibras

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 21/50 / 31 ópticas podem ter um primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 de 4,8 mm. Outras combinações de diâmetros do núcleo óptico e número de fibras ópticas são possíveis. O primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 pode geralmente aumentar à medida que o número de fibras ópticas aumenta, mas isso não é necessariamente verdadeiro em todos os casos.

[0043] Em contraste com os cabos ópticos convencionais concebidos para serem resistentes ao fogo e manter a integridade do circuito na presença de fogo, o cabo óptico 300 pode não incluir qualquer camada resistente ao fogo além do tubo de metal 30 em torno do núcleo óptico 40. Por exemplo, os cabos ópticos convencionais normalmente utilizam uma fita resistente ao fogo, como fita de mica, para atender aos requisitos de padrões de integridade de circuitos resistentes ao fogo, como a International Electrotechnical Commission (IEC) 60331-25 (1999). Os cabos convencionais que não utilizam algum tipo de fita resistente ao calor não passam no padrão IEC 60331-25 (1999).

[0044] Os inventores do presente pedido verificaram que um tubo de metal, tal como o tubo de metal 30, prove proteção suficiente para as fibras ópticas manterem a integridade do circuito durante um incêndio. Especificamente, os inventores conduziram testes de integridade de circuitos em cabos compreendendo tubos de aço inoxidável contendo fibras ópticas não tamponadas com bons resultados. O cabo da presente invenção passou com sucesso nos testes de integridade do circuito a 750°C por 90min e a 1000°C por 180min de acordo com IE C 60331-25 (1999) e a 830°C por 120min sob impactos de acordo com CEI EN50200 (2015). Esta verificação pode ser contraintuitiva com base em métodos e configurações conhecidos, porque pode-se esperar que as fibras ópticas fiquem sobreaquecidas devido à alta condutividade térmica da maioria dos metais. Vantajosamente, o uso de um tubo de metal contendo fibras ópticas soltas pode diminuir o diâmetro do núcleo óptico dos cabos ópticos e híbridos enquanto ainda mantém altos

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 22/50 / 31 níveis de resistência ao fogo e integridade do circuito na presença de fogo. [0045] A bainha interna 42 tem uma primeira espessura de bainha interna 92. Em várias modalidades, a primeira espessura da bainha interna 92 está entre 0,4 mm e 3 mm e pode variar entre cerca de 0,3 mm e cerca de 1,5 mm em algumas modalidades. Em uma modalidade, a primeira espessura da bainha interna 92 é de cerca de 0,5 mm. Como um exemplo específico, uma bainha interna 42 implementada usando um material PA homogêneo, tal como nylon 6, pode ter uma primeira espessura de bainha interna 92 de cerca de 0,5 mm. Em uma outra modalidade, a primeira espessura da bainha interna 92 é de cerca de 1,3 mm. Como um exemplo específico, uma bainha interna 42 implementada usando um material de PE homogêneo pode ter uma primeira espessura de bainha interna 92 de cerca de 1,3 mm. Deve-se notar que embora a espessura da camada de adesão 26 seja diferente de zero, pode ser muito fina (com uma espessura igual ou inferior a 0,2 mm) de modo a ser muito menor do que o primeiro diâmetro do núcleo óptico 90 e a primeira espessura da bainha interna da 92.

[0046] A espessura da bainha interna 42 pode, com vantagem, tornarse fina em comparação com as espessuras das bainhas internas convencionais. Por exemplo, as bainhas internas convencionais podem incluir múltiplas camadas que aumentam a espessura da bainha interna. Bainhas internas convencionais usadas para resistência química podem empregar camadas compostas feitas de uma camada de PE, uma camada de alumínio e uma camada de PA no total. Outras bainhas internas convencionais podem ser muito espessas para usar certos materiais que podem ter eficácia reduzida quando tornados finos, especialmente quando usados em ambientes adversos, como ambientes onde a resistência química é importante.

[0047] Os inventores do presente pedido verificaram que uma única camada de espessura apropriada pode ser usada para a bainha interna 42 do cabo óptico 300, mantendo ainda um elevado nível de resistência química.

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Por exemplo, os inventores expuseram PE, nylon 6 e nylon 12 a vários compostos, tais como água, óleo (IRM 902), combustível (IRM 903) e tolueno a várias temperaturas, como já mencionado acima. Os inventores determinaram, entre outros resultados, que uma camada relativamente fina de poliamida, por exemplo, nylon 6 ou nylon 12, pode ser usada para proteger um tubo de metal em ambientes químicos adversos. Por exemplo, a camada fina de nylon 6 pode variar de uma espessura de cerca de 0,3 mm a cerca de 1,0 mm. Com base nos resultados do teste, uma bainha interna implementada usando uma camada homogênea de PE é menos eficiente em prover proteção em ambientes químicos adversos, particularmente ambientes onde o óleo e o gás estão presentes.

[0048] Ainda referindo-se à Figura 3, a camada de blindagem 46 do cabo óptico 300 tem uma espessura de camada de blindagem 96. A espessura da camada de blindagem 96 pode ser dependente dos requisitos mecânicos de uma certa aplicação. Nos casos em que a camada de armadura 46 é implementada utilizando uma única camada de fios redondos 34, o diâmetro dos fios redondos 34 pode determinar o valor da espessura da camada de blindagem 96. Em várias modalidades, a espessura da camada de blindagem 96 está entre cerca de 0,5 mm e cerca de 3,6 mm. Em uma modalidade, a espessura da camada de blindagem 96 é de cerca de 1,0 mm. Para certas aplicações em que é desejada resistência mecânica muito elevada, a camada de blindagem 46 pode ser implementada usando múltiplas camadas. A espessura da camada de blindagem 96 pode exceder 3,6 mm para certas aplicações.

[0049] A bainha externa 48 tem uma espessura de bainha externa 97. A espessura da bainha externa 97 pode depender de vários níveis de proteção desejados, tais como resistência química, resistência ao calor, retardamento de chama, integridade do circuito, estabilidade mecânica e outros. A espessura da bainha externa 97 está entre cerca de 1,0 mm e cerca de 5,0 mm em várias

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 24/50 / 31 modalidades. Em uma modalidade, a espessura da bainha externa 97 é de 2,2 mm. Em uma outra modalidade, a espessura da bainha externa 97 é de cerca de 3,0 mm.

[0050] O cabo óptico 300 tem um primeiro diâmetro de cabo óptico 399 que depende da combinação do primeiro diâmetro do núcleo óptico 90, da primeira espessura da bainha interna 92, da espessura da camada de blindagem 96, e da espessura da bainha externa 97. Em várias modalidades, o primeiro diâmetro do cabo óptico 399 está entre 5 mm e 25 mm e varia de cerca de 5,6 mm a cerca de 21 mm em algumas modalidades. Em uma modalidade, o primeiro diâmetro do cabo óptico 399 é de cerca de 12,5 mm para um cabo óptico 300, incluindo 48 fibras ópticas.

[0051] Uma vez que o primeiro diâmetro do cabo óptico 399 é frequentemente dependente principalmente do número de fibras ópticas 10, pode ser útil considerar a proporção do número de fibras ópticas incluídas no diâmetro do cabo óptico. Por exemplo, no exemplo anterior de um primeiro diâmetro de cabo óptico 399 de 12,5 mm para um cabo óptico 300 incluindo 48 fibras ópticas, a razão fibra/diâmetro é de cerca de 3,84 fibras/mm. Em geral, uma razão maior de fibra/diâmetro indica um cabo menor e pode ser desejável em aplicações que o espaço dedicado ao cabeamento seja limitado. Uma tabela listando vários diâmetros de cabo óptico exemplificativos e números correspondentes de fibras ópticas é mostrada abaixo na Tabela I.

[0052] O primeiro diâmetro de cabo óptico 399 pode ser muito mais fino para um dado número de fibras ópticas 10 do que os cabos ópticos convencionais. No exemplo acima, um cabo óptico incluindo 48 fibras ópticas tem uma razão fibra/diâmetro de cerca de 3,84 fibras/mm. Cabos ópticos convencionais possuem uma razão fibra/diâmetro muito menor. Por exemplo, como descrito anteriormente em referência à Figura 1, um cabo óptico convencional incluindo 36 fibras ópticas tem tipicamente uma razão fibra/diâmetro de 1,81 fibra/mm. Em contraste, as modalidades da presente

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 25/50 / 31 invenção podem alcançar uma razão fibra/diâmetro superior a 3 fibras/mm e entre cerca de 3 fibras/mm e cerca de 8 fibras/mm.

[0053] Uma outra vantagem do cabo da presente descrição pode ser a quantidade de materiais orgânicos contidos no mesmo, sendo essa quantidade grandemente reduzida em comparação com um cabo convencional. Consequentemente, o desempenho de fumaça e o desempenho de chama podem ser significativamente melhorados. Como um exemplo específico, um cabo da presente descrição foi feito, tendo uma transmissividade > 90% (98% com um cabo de 48 fibras ópticas, e 95% com um cabo de 96 fibras ópticas, ambos com uma camada externa de LS0H) sob teste de fumaça de acordo com IEC 61034-2 (2005), e passou com sucesso nos testes de propagação de chama de acordo com IEC 60332-1-2 (2004), IEC 60332-3-24 (2000) Cat C e 60332-3-22 (2009) Cat A.

[0054] Um cabo de acordo com a presente descrição, contendo até 96 fibras ópticas e tendo uma camada externa de LS0H foi classificado B2ca-s1a, d2, a1 Classe CPR de acordo com o Regulamento Delegado (UE) 2016/364 da Comissão de 1 de julho de 2015.

[0055] A Figura 4 ilustra um cabo óptico exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo dois ou mais tubos de fibra contendo cada uma pluralidade de fibras ópticas de acordo com uma modalidade da invenção.

[0056] Referindo-se à Figura 4, um cabo óptico 400 inclui um núcleo óptico 41, uma bainha interna 42, uma camada de blindagem 46 e uma bainha externa 48. O cabo óptico 400 pode ser semelhante ao cabo óptico 300, como descrito anteriormente em referência à Figura 3 com excepção da inclusão do núcleo óptico 41, que inclui um conjunto múltiplo de fibras ópticas contidas nos tubos de fibra 18. De igual modo, os elementos marcados podem ser como descritos anteriormente e não serão descritos aqui com interesse de brevidade.

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 26/50 / 31 [0057] O núcleo óptico 41 pode incluir qualquer número de tubos de fibra 18, cada um contendo um conjunto de fibras ópticas 10. Os tubos de fibra 18 podem compreender um material polimérico. Em várias modalidades, os tubos de fibra 18 incluem um material de poliéster e são implementados utilizando um material de poliéster termoplástico Em uma modalidade. Os tubos de fibra 18 podem ser configurados para organizar as fibras ópticas 10 dentro do núcleo óptico 41. Os tubos de fibra 18 podem também prover estabilidade mecânica adicional e confinar um material de preenchimento de tubo de fibra opcional 21. O material de preenchimento de tubo de fibra 21 pode ser um material de gel semelhante ao material de preenchimento 20, por exemplo. Na configuração de cabo da Figura 4, pode ser empregado um material de preenchimento de tubo de fibra à base de silicone 21.

[0058] Conjuntos respectivos de fibras ópticas 10 podem ser iguais ou diferentes de outros conjuntos de fibras ópticas 10. Um conjunto de fibras ópticas 10 pode ser uma fibra óptica única 10 em algumas modalidades. Não há limite teórico para a quantidade de fibras ópticas 10 em um conjunto de fibras ópticas. Entretanto, considerações práticas podem limitar o número de fibras ópticas 10 em um único tubo de fibra 18. Como ilustrado na Figura 4, o núcleo óptico 41 pode incluir três tubos de fibra 18 contendo primeiro, segundo e terceiro conjuntos de fibras ópticas 11, 12, 13. Em uma modalidade, cada um dos conjuntos de fibras ópticas 11, 12, 13 consiste em doze fibras ópticas 10. Em outras modalidades, alguns ou todos os conjuntos de fibras ópticas 11, 12, 13 consistem em mais ou menos do que doze fibras ópticas 10.

[0059] O núcleo óptico 41 tem um segundo diâmetro de núcleo óptico 91 que pode ser semelhante ou diferente do primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 do cabo óptico 300. Por exemplo, devido à adição de tubos de fibra 18, o segundo diâmetro de núcleo óptico 91 pode ser maior do que o primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 para um dado número de fibras ópticas 10, mas

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 27/50 / 31 isto não é necessariamente verdadeiro para todos os casos. Como resultado, o segundo diâmetro de cabo óptico 499 do cabo óptico 400 pode ser maior do que o primeiro diâmetro de cabo óptico 399 do cabo óptico 300 para um determinado número de fibras ópticas 10, mas novamente, isto é meramente uma diretriz geral em vez de uma exigência estrita.

[0060] A Figura 5 ilustra um cabo híbrido exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo uma pluralidade de fibras ópticas, bem como uma camada eletricamente condutiva, de acordo com uma modalidade da invenção.

[0061] Referindo-se à Figura 5, um cabo híbrido 500 inclui um núcleo óptico 40, uma bainha interna híbrida 43, uma camada de blindagem 46 e uma bainha externa 48. O cabo híbrido 500 pode ser semelhante à modalidade de cabos ópticos como o cabo óptico 300 como descrito anteriormente em referência à Figura 3, exceto que o cabo híbrido 500 inclui uma camada condutiva 44 disposta entre uma bainha interna híbrida 43, feita de PA ou PE, e uma bainha intermediária 45, feito de borracha de PE ou de silicone de ceramificação, isolando a camada condutiva 44 da camada de blindagem 46. De igual modo, os elementos marcados podem ser como descritos anteriormente e não serão descritos aqui com interesse de brevidade.

[0062] O cabo híbrido 500 pode ser configurado para alimentar sinais elétricos e/ou energia usando a camada condutiva 44. Os sinais elétricos e/ou a energia podem ser corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA). Por exemplo, o cabo híbrido 500 pode transportar corrente contínua (CC) a 48V no máximo, e corrente alternada (CA) a 380V no máximo, qualificando-se como um cabo de baixa tensão. Em alguns casos, a camada de blindagem 46 pode ser aterrada e utilizada como um trajeto de retorno para um sistema de alimentação de energia usando o cabo híbrido 500. Em várias modalidades, a camada condutiva 44 é implementada usando uma pluralidade de fios

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 28/50 / 31 eletricamente condutivos 38.

[0063] Em algumas modalidades, os fios eletricamente condutivos 38 têm uma seção transversal redonda e sólida. Em uma modalidade, os fios eletricamente condutivos 38 são implementados utilizando cobre elementar (Cu). Em uma outra modalidade, os fios eletricamente condutivos 38 são implementados usando alumínio elementar (Al). A composição do material dos fios eletricamente condutivos 38 não está limitada aos metais elementares e pode também ser formada a partir de ligas metálicas e semelhantes.

[0064] A bainha interna híbrida 43 pode ser semelhante à bainha interna 42, como descrito anteriormente. Alternativamente, a bainha interna híbrida 43 pode ser diferente para levar em conta considerações elétricas da camada condutiva 44. A espessura e a composição do material do núcleo óptico 41 podem depender dos requisitos de isolamento elétrico do núcleo óptico 41. Por exemplo, os cabos híbridos convencionais podem utilizar bainhas internas de múltiplas camadas ou camadas espessas de PE homogêneas para prover isolamento elétrico entre uma camada condutiva convencional e um núcleo óptico convencional.

[0065] Por conseguinte, pode não ser imediatamente aparente para um versado na técnica se uma bainha interna de camada fina única implementada utilizando um material que não seja um material de PE será suficiente para prover o isolamento elétrico requerido. Os inventores do presente pedido realizaram testes para verificar que as bainhas internas de camada fina única implementadas utilizando materiais alternativos, tais como materiais de poliamida (PA), proveem isolamento elétrico suficiente entre um núcleo óptico e uma camada condutiva. Em uma modalidade, a bainha interna híbrida 43 compreende nylon 6. Um possível benefício do cabo híbrido 500 é que a bainha interna híbrida 43 pode ser feita mais fina do que as bainhas internas convencionais, conforme provido pela norma CEI EN 50363-0 (2006), enquanto ainda mantém o isolamento elétrico da camada condutiva

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44. A espessura dessa camada depende do nível de isolamento exigido pela corrente específica transportada. Como exemplo, para uma CC de 12 ou 24 V, uma bainha interna de 0,5 mm de espessura 43 deve ser suficiente.

[0066] Em várias modalidades, a bainha intermediária 45 compreende um material de PE, tal como HDPE. Em outras modalidades, especialmente quando se procura resistência ao fogo, a bainha intermediária 45 pode compreender um material de PE e fibra de vidro ou fita(s) de mica, ou fibra de vidro ou fita(s) de mica sozinha, ou uma borracha de silicone de ceramificação.

[0067] Além das dimensões marcadas de forma semelhante, que podem ser como anteriormente descritas, o cabo híbrido 500 inclui uma segunda espessura da bainha interna 93, uma espessura da camada condutiva 94 e uma espessura da bainha intermediária 95. A segunda espessura da bainha interna 93 pode ser semelhante à primeira espessura da bainha interna 92 como descrito anteriormente com a possível consideração adicional de isolamento elétrico entre o núcleo óptico 40 e a camada condutiva 44. A espessura da bainha intermediária 95 pode ser semelhante à segunda espessura da bainha interna 93 anteriormente descrita. No entanto, não existe um requisito estrito de que a espessura intermediária da bainha 95 seja igual, maior ou menor que a segunda espessura da bainha interna 93 para uma certa aplicação.

[0068] Em várias modalidades, a espessura da camada condutiva 94 está entre 0,5 mm e 6 mm e varia de cerca de 0,6 mm a 3,6 mm em algumas modalidades. Por exemplo, os condutores de faixa total podem ser usados de 85 mm² (AWG 3/0) a 2,08 mm² (AWG 14). Em uma modalidade, a espessura da camada condutiva 94 é de cerca de 0,6 mm. Em outra modalidade, a espessura da camada condutiva 94 é de cerca de 1 mm. Por exemplo, se a camada condutiva 44 for implementada usando 20 fios de cobre (Cu) com um diâmetro de 1 mm, a área da seção transversal de cobre pode ser de cerca de

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 30/50 / 31 mm².

[0069] Deve-se notar que a composição do material da camada condutiva 44 pode ter impacto na área da seção transversal requerida da camada condutiva 44. Por exemplo, uma camada condutiva 44 que é implementada usando alumínio pode requerer fios de alumínio que tenham um diâmetro cerca de 1,65 vez maior do que uma camada eletricamente condutiva equivalente 44 implementada usando fios de cobre.

[0070] O cabo híbrido 500 tem um primeiro diâmetro de cabo híbrido 599 que depende da combinação do primeiro diâmetro do núcleo óptico 90, da segunda espessura da bainha interna 93, da espessura da camada condutiva 94, da espessura da camada intermediária 95, da espessura da camada de blindagem 96 e da espessura da bainha externa 97. Em várias modalidades, o primeiro diâmetro do cabo híbrido 599 está entre 7 mm e 35 mm e varia de cerca de 7,4 mm a cerca de 31,2 mm em algumas modalidades. Em uma modalidade, o primeiro diâmetro do cabo híbrido 599 é de cerca de 15,5 mm para um cabo híbrido 500, incluindo 48 fibras ópticas.

[0071] Tal como acontece com os cabos ópticos da modalidade anterior, o primeiro diâmetro do cabo híbrido 599 do cabo híbrido 500 pode ser significativamente menor do que os diâmetros do cabo híbrido convencional. Da mesma forma, o cabo híbrido 500 pode ser especialmente adequado para ambientes adversos e pode atender a um grande número de padrões de proteção.

[0072] A Figura 6 ilustra um cabo híbrido exemplificativo que inclui uma bainha interna de camada única diretamente adjacente a um tubo de metal vedado, contendo dois ou mais tubos de fibra contendo cada uma pluralidade de fibras ópticas, bem como uma camada eletricamente condutiva, de acordo com uma modalidade da invenção.

[0073] Referindo-se à Figura 6, um cabo híbrido 600 inclui um núcleo óptico 41, uma bainha interna híbrida 43, uma camada condutiva 44, uma

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 31/50 / 31 bainha intermediária 45, uma camada de blindagem 46 e uma bainha externa 48. O cabo híbrido 600 pode ser semelhante ao cabo híbrido 500, como descrito anteriormente em referência à Figura 5 com excepção da inclusão de um núcleo óptico 41, que inclui conjuntos múltiplos de fibras ópticas contidas nos tubos de fibra 18. O núcleo óptico 41 do cabo híbrido 600 pode ser como anteriormente descrito, tal como em referência à Figura 4, por exemplo. De igual modo, os elementos marcados podem ser como descritos anteriormente e não serão descritos aqui com interesse de brevidade.

[0074] Tal como antes, o segundo diâmetro de núcleo óptico 91 pode ser semelhante ou diferente do primeiro diâmetro de núcleo óptico 90 do cabo híbrido 500, por exemplo. Como resultado, o segundo diâmetro de cabo híbrido 699 do cabo híbrido 600 pode ser maior do que o primeiro diâmetro de cabo híbrido 599 do cabo híbrido 500 para um certo número de fibras ópticas 10. Como descrito anteriormente, esta é apenas uma diretriz geral e não uma exigência estrita.

[0075] Deve-se notar que, em alguns cabos da modalidade, a camada de blindagem pode, de um modo vantajoso, ter uma espessura reduzida ou ser totalmente removida devido ao tubo de metal do núcleo óptico. Por exemplo, um tubo de metal de espessura suficiente pode melhorar as propriedades estruturais do núcleo óptico de modo que uma camada de blindagem mais fina ou nenhuma camada de blindagem possa ser usada para atingir as mesmas propriedades globais. Isto pode beneficamente resultar em uma redução da espessura total dos cabos das modalidades, mantendo as propriedades estruturais desejáveis e os níveis de proteção contra fogo, água e produtos químicos quando comparados aos cabos convencionais.

[0076] A Figura 7 ilustra um método exemplificativo para fabricar um cabo óptico de acordo com uma modalidade da invenção; O método 700 pode ser usado para fabricar qualquer um dos cabos ópticos ou cabos híbridos aqui descritos. Por exemplo, o método 700 pode ser utilizado para fabricar cabos

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 32/50 / 31 ópticos como descrito na referência à Figura 3, tal como o cabo óptico 300. As seguintes etapas do método 700 podem ser realizadas em qualquer ordem e não se destinam a ser exaustivas. Podem ser adicionadas etapas adicionais ao método 700 e uma ou mais etapas podem ser removidas do método 700, como pode ser evidente para um versado na técnica. As etapas do método 700 não são necessariamente executadas sequencialmente e qualquer número de etapas do método 700 pode ser realizado ao mesmo tempo.

[0077] A etapa 701 de fabricação do cabo óptico inclui prover uma pluralidade de fibras ópticas que são depois vedadas dentro de um tubo de metal na etapa 702. Os espaços no tubo de metal entre fibras ópticas são preenchidos opcionalmente para um material de preenchimento na etapa 703. O material de preenchimento pode ser aplicado antes, durante ou depois da etapa 702. Em uma modalidade, as etapas 702 e 703 são executadas ao mesmo tempo.

[0078] O método 700 para fabricar o cabo óptico inclui ainda uma etapa opcional 704 de aplicação de uma camada de adesão sobre a superfície externa do tubo de metal. Por exemplo, a camada de adesão pode ser um iniciador que prepara a superfície externa do tubo de metal para uma ligação direta com uma camada subsequente. A superfície externa do tubo de metal é uma superfície externa principal do tubo de metal e a camada de adesão pode ser aplicada de modo que a superfície externa principal seja substancialmente totalmente coberta pela camada de adesão e uma camada ligada subsequente, tal como uma bainha interna.

[0079] A etapa 705 de fabricar o cabo óptico inclui formar uma bainha interna sobre a camada de adesão e a superfície externa do tubo de metal. Se a etapa 704 for omitida, então a etapa 705 inclui formar o revestimento interno apenas sobre a superfície externa do tubo de metal. A bainha interna pode ser formada usando um processo de extrusão. Se a bainha interna for uma bainha interna de múltiplas camadas, então um processo de

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 33/50 / 31 coextrusão pode ser usado. Se a bainha interna compreender uma mistura de materiais, então pode ser utilizado um processo de extrusão de compostos. [0080] A etapa 706 da fabricação do cabo óptico inclui formar uma camada de blindagem sobre a bainha interna. A camada de blindagem pode ser formada enrolando uma pluralidade de componentes de resistência para formar uma hélice fechada em torno da bainha interna. Como descrito anteriormente, os componentes de resistência podem ser fios de metal redondos, fios de metal trapezoidais, fios poliméricos, hastes dielétricas e semelhantes. Alternativamente, a camada de blindagem pode ser formada a partir de uma fita de metal corrugada que pode ser aplicada longitudinalmente. Em algumas modalidades, a camada de blindagem compreende múltiplas camadas e é formada em várias etapas.

[0081] O método 700 para fabricar o cabo óptico inclui ainda um etapa opcional 707 de preencher os vazios na camada de blindagem com um material de preenchimento. A etapa 708 inclui formar uma bainha externa sobre a camada de blindagem e o material de preenchimento de blindagem se a etapa opcional 707 estiver incluída. A bainha externa pode ser formada usando um processo de extrusão. Semelhante à etapa 705, a bainha externa pode também ser formada utilizando um processo de coextrusão ou extrusão de composto, quando aplicável.

[0082] A Figura 8 ilustra outro método exemplificativo para fabricar uma óptica de acordo com uma modalidade da invenção. O método 800 pode ser usado para fabricar qualquer um dos cabos ópticos ou cabos híbridos aqui descritos. Por exemplo, o método 800 pode ser utilizado para fabricar cabos ópticos como descrito na referência à Figura 4, tal como o cabo óptico 400. As seguintes etapas do método 800 podem ser realizadas em qualquer ordem e não se destinam a ser exaustivas. Podem ser adicionadas etapas adicionais ao método 800 e uma ou mais etapas podem ser removidas do método 800, como pode ser evidente para um versado na técnica. As etapas do método 800

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 34/50 / 31 não são necessariamente executadas sequencialmente e qualquer número de etapas do método 800 pode ser realizado ao mesmo tempo.

[0083] A etapa 801 para fabricar o cabo óptico inclui prover uma pluralidade de conjuntos de fibras ópticas quando são depois vedados nos respectivos tubos de fibra na etapa 802. Os espaços entre as fibras ópticas em cada um dos tubos de fibra podem opcionalmente ser preenchidos com um material de enchimento de tubo de fibra na etapa 803. Os tubos de fibra podem ser formados usando um processo de extrusão. As etapas 802 e 803 podem ser executadas ao mesmo tempo em algumas modalidades. Em uma modalidade, as etapas 802 e 803 são executadas ao mesmo tempo usando um processo de coextrusão.

[0084] A etapa 804 para fabricar a fibra ótica inclui vedar os tubos de fibra dentro de um tubo de metal. Uma etapa opcional 805 inclui preencher os espaços entre os tubos de fibra com um material de preenchimento. Tal como com as etapas 702 e 703 do método 700, as etapas 804 e 804 podem ser realizadas em qualquer ordem e são executadas ao mesmo tempo em uma modalidade. As restantes etapas do método 800 espelham as etapas 704-708 do método 700.

[0085] A Figura 9 ilustra um método exemplificativo para fabricar um cabo híbrido de acordo com uma modalidade da invenção. O método 900 pode ser usado para fabricar qualquer um dos cabos híbridos aqui descritos. Por exemplo, o método 900 pode ser utilizado para fabricar os cabos híbridos das modalidades como descrito em referência às Figuras 5 e 6, tais como o cabo híbrido 500 e o cabo híbrido 600. As seguintes etapas do método 900 podem ser realizadas em qualquer ordem e não se destinam a ser exaustivas. Podem ser adicionadas etapas adicionais ao método 900 e uma ou mais etapas podem ser removidas do método 900, como pode ser evidente para um versado na técnica. As etapas do método 900 não são necessariamente executadas sequencialmente e qualquer número de etapas do método 900

Petição 870190086715, de 04/09/2019, pág. 35/50 / 31 pode ser realizado ao mesmo tempo.

[0086] As primeiras etapas do método 900 espelham as etapas 701705 do método 700. Alternativamente, as etapas 801-805 do método 800 podem ser realizadas, seguidas pelas etapas 704 e 705 do método 700. A etapa 905 é realizada depois de realizar a etapa 705 em qualquer dos casos e inclui formar uma camada condutiva sobre a bainha interna. A camada condutiva pode ser formada de uma maneira semelhante à camada de blindagem como descrito anteriormente. Uma etapa opcional 907 inclui preencher os vazios na camada condutiva com um material de preenchimento. [0087] A etapa 908 para formar o cabo híbrido inclui formar uma bainha intermediária sobre a camada condutiva. A bainha intermediária pode ser formada de uma maneira semelhante à bainha interna como anteriormente descrito. A etapa 909 inclui formar uma camada de blindagem sobre a bainha intermediária e é semelhante em conceito à etapa 706 do método 700, exceto que a camada de blindagem está sendo formada sobre uma bainha diferente. As restantes etapas do método 900 espelham as etapas 707-708 do método 700.

[0088] A Tabela I a seguir resume vários diâmetros de cabo e razões de fibra/diâmetro que podem estar associados a um número específico de fibras ópticas incluídas. Por exemplo, tal como descrito nas modalidades acima, é possível alguma variação nas espessuras escolhidas de cada uma das camadas devido a considerações específicas de projeto. A Tabela I resume as possíveis faixas de diâmetros (e consequentemente as razões fibra/diâmetro) correspondentes ao número de fibras ópticas incluídas. Os valores apresentados na Tabela I representam várias configurações exemplificativas de cabos ópticos e cabos híbridos. No entanto, os valores providos não pretendem ser limitantes, pois é concebível que os valores possam estar fora dessas faixas na prática.

Tabela I

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		Diâmetros Possíveis	Possíveis Razões de Fibra/Diâmetro
Tipo	No. de Fibras	Mín.	Máx.	Máx.	Mín.
Óptico	12	5,6 mm	18,2 mm	2,14 fibras/mm	0,66 fibra/mm
	13 a 48	7,1 mm	19,7 mm	6,76 fibras/mm	0,66 fibra/mm
	49 a 96	8,4 mm	21,0 mm	11,43 fibras/mm	2,33 fibras/mm
Híbrido	12	7,4 mm	28,4 mm	1,62 fibra/mm	0,42 fibra/mm
	13 a 48	8,9 mm	29,9 mm	5,39 fibras/mm	0,43 fibra/mm
	49 a 96	10,2 mm	31,2 mm	9,41 fibras/mm	1,57 fibra/mm

[0089] Também deve ser notado que, embora os cabos das modalidades vantajosamente provejam razões de fibra/diâmetro aumentadas em relação aos cabos convencionais, algumas das razões de diâmetro de fibra possíveis mostradas na tabela 1101 são mais baixas do que as de um cabo convencional. Para algumas aplicações particularmente exigentes, as espessuras das várias camadas de cabos de configuração podem ser aumentadas para melhorar a proteção e/ou as propriedades estruturais do cabo, o que pode, por sua vez, resultar em uma razão de fibra/diâmetro menor. Por conseguinte, nestas aplicações exigentes, os cabos das modalidades podem não ser mais finos que os cabos convencionais, mas podem prover propriedades melhoradas em relação aos cabos convencionais.

[0090] As modalidades exemplificativas da invenção são resumidas aqui. Outras modalidades podem também ser entendidas a partir da totalidade do relatório descritivo, bem como das reivindicações aqui depositadas.

[0091] Embora esta invenção tenha sido descrita com referência a modalidades ilustrativas, esta descrição não se destina a ser interpretada num sentido limitativo. Várias modificações e combinações das modalidades ilustrativas, bem como outras modalidades da invenção, serão evidentes para os versados na técnica mediante referência à descrição. É, portanto, pretendido que as reivindicações anexas englobem quaisquer dessas modificações ou modalidades.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabo óptico, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pluralidade de fibras ópticas vedadas dentro de um tubo de metal;

uma bainha interna de polímero circundando o tubo de metal e operativamente conectada ao tubo de metal, e uma bainha externa circundando a bainha interna de polímero.
2. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainha interna de polímero é uma única camada de poliamida homogênea.
3. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainha interna de polímero é uma camada de polietileno homogênea única.
4. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainha interna de polímero compreende uma camada de poliamida e uma camada de polietileno, a camada de poliamida sendo radialmente interna em relação à camada de polietileno.
5. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainha externa é feita de um material selecionado de um grupo que consiste em um material de polivinilcloreto (PVC) e um material de polímero de baixa fumaça e zero halogênio (LS0H).
6. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma camada única de blindagem é disposta entre a bainha interna do polímero e a bainha externa.
7. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

uma camada condutiva disposta sobre e em contato físico com a bainha interna de polímero; e uma bainha intermediária disposta entre a camada condutiva e

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2 / 3 a camada única de blindagem, em que o cabo óptico é configurado para transmitir sinais ópticos através da pluralidade de fibras ópticas, e em que o cabo óptico é configurado adicionalmente para conduzir corrente elétrica através da camada condutiva.
8. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a bainha intermediária compreende borracha de silicone de polietileno ou de ceramificação.
9. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabo óptico é configurado para ser resistente ao calor e ao óleo conforme a norma IEC 60811-2-1 da International Electrotechnical Commission (IEC) (2001).
10. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cabo óptico é configurado para ser resistente ao fogo conforme a norma IEC 60331-25 (1999) da International Electrotechnical Commission (IEC).
11. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um núcleo óptico compreendendo o tubo de metal que encerra a pluralidade de fibras ópticas e configurado para resistir à penetração da água;

em que a bainha interna de polímero é uma bainha interna homogênea de camada única disposta sobre e operativamente conectada ao núcleo óptico, a bainha interna homogênea de camada única sendo configurada para ser quimicamente resistente; e em que a bainha externa está configurada para ser retardante de chama.
12. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada de blindagem disposta entre e em contato físico com a bainha interna homogênea

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3 / 3 de camada única e a bainha externa.
13. Cabo óptico de acordo a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que:

a pluralidade de fibras ópticas compreende uma quantidade de fibras ópticas;

o cabo óptico compreende um diâmetro de cabo óptico; e a quantidade de fibras ópticas dividida pelo diâmetro do cabo óptico é superior a 3 fibras/mm.
14. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainha interna de polímero compreende uma bainha interna de poliamida, em que a bainha interna de poliamida é diretamente afixada ao tubo de metal;

uma camada condutiva disposta sobre e em contato físico com a bainha interna de poliamida; e uma bainha intermediária disposta sobre a camada condutiva, em que a bainha externa circunda a bainha intermediária, em que o cabo óptico h é configurado para transmitir sinais ópticos através da pluralidade de fibras ópticas, e em que o cabo óptico é configurado adicionalmente para conduzir corrente elétrica através da camada condutiva.
15. Cabo óptico de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada de blindagem disposta entre a bainha intermediária e a bainha externa.