CN100474022C - 制造光缆的工艺和装置 - Google Patents

Abstract

通过光纤/光缆集成生产线(50)，由单一连续的工艺直接从至少一个光纤预制件制造光缆，该生产线包括从光纤预制件加工一或多个光纤的光纤牵拉装置(100)和从上述光纤加工光缆的接缆装置(200)。该接缆装置包括将致密或松散涂层施加到上述光纤上的光纤减震子装置(200a)和将一或多个加强保护层施加到上述减震光纤上的加强保护子装置(200b)。

Description

制造光缆的工艺和装置

技术领域

本发明涉及一种制造光缆的工艺和装置，尤其是涉及一种用于远程通信的光缆，以及相应的制造装置。

背景技术

电信光缆通常包括具有多个进行光学信号通信的光纤的光缆芯部和一或多个环绕着光缆芯部的加强保护层。光纤可致密地或者松散的包在光缆芯部中。

在现有技术中有几种不同的光缆结构。

光缆通常用于互连设备，包括设有初级涂层和至少一个次级保护涂层的单根光纤，该初级涂层由两层丙烯酸盐(内层比外层软一些)形成，保护涂层可以是热塑性材料并由致密的减震层形成，该层具有额外的机械和环境保护，并易于保持。上述光纤可以减震，并依次由可提供扭转平衡拉伸强度的加强纱线和通常为LSOH(低烟零卤素)合成物或PVC等阻燃剂的保护外皮所环绕。

适于互连设备的另一种光缆包括两个如上所述的单光纤光缆，各自的外皮纵向接在一起。

多光纤光缆通常包括可以容纳多个光纤的芯部，彼此间隔开或者成捆编组，并置于保护材料中或放在一或多个管等壳体中。多个加强保护层通常环绕着上述芯部。

多光纤光缆包括多个具有初级和次级涂层的光纤，由多根加强纱线所紧密环绕并包在外皮内。在另一种实施例中，多光纤光缆包括多个可松散设在减震管内的光纤(设有次级涂层)，该管可由加强纱线和外皮所环绕。

多光纤光缆的实例分别可称为多松散管光缆，其中在环绕着中央加强件的管中容纳着无应力光纤；或称为开槽式芯部光缆，其中在塑料开槽芯部中容纳着多个无应力光纤；或称为中心松散管式光缆，其中在由外加强件和外皮环绕的中心管内容纳着多达24根光纤。

就这些实例所示，光缆包括至少一个加强件，可以设置成中央加强件的形式，也可以是外管加强件或者两个横向对置加强件的形式。此外，也可以通过芳香聚酰酩纱线来进行加强。

在这里，光缆为容纳光纤而提供保护。

如上所述，光缆光纤通常设有初级和次级涂层。在本发明中，“初级涂层”是指丙烯酸盐层形成的涂层，在光纤牵拉工艺中直接作用到裸露的光纤上，“次级涂层”是指松散或致密地包住一或多个初级涂覆光纤的涂层，例如称为“致密减震层”和“松散减震层”。

而且在本发明中，光纤的“初级保护”是指由上述初级涂层对光纤的保护，“次级保护”是指由初级涂层之外的任何或零件对光纤的保护，包括上述次级涂层、加强件和外皮。

在本发明中，“光纤”意味着从通常具有初级涂层的预制件拉出的细长波导元件。“光缆”是指包括一或多个光纤的结构，由一或多个适于安装并用于通信的保护性加强层所环绕。对光缆的制造工艺通常包括至少两个相分开的过程。

对用于通信的光纤的加工首先是形成一个所谓的“光纤预制件”，该预制件是由一或多个选定合成物的高纯度玻璃同轴层制成的大致圆柱形元件，由此获得合适的光纤。该预制件可由不同的工艺制成，例如在本领域可称为OVD(外部蒸气沉积)、VAD(蒸气轴向沉积)或MCVD(改良化学沉积)等工艺。光纤预制件由塑料制成已经众所周知。

从这些光纤预制件开始，光缆制造包括向牵拉工艺提供这种预制件，从而获得光纤。在该过程中，预制件的端部被置于合适的高温中进行软化，由此拉出光纤。选择预制件的化学成分，在牵拉光纤中产生导引光学信号所需的折射率分布图。

在牵拉过程中，玻璃光纤由初级涂层涂覆，通常由两个聚合层(紫外线固化的丙烯酸盐)构成。该光纤被积聚在牵拉装置端部处的一个线轴上。例如在US6371394中就叙述了光纤牵拉工艺。

在牵拉之后，光纤通常进行一些机械和光学质量控制的测试。在牵拉工艺和接缆工艺之间造成脱机的这种操作通常需要将光纤在不同工作线轴之间转移，以适于内外部加工动作。本申请人观察到这些脱机和测试操作都很耗时且会提高成本，并会导致逻辑问题。

接缆工艺通常包括将次级涂层环绕一或多个光纤的减震阶段；在光纤从各自线轴释放出来时将一或多个加强和/保护层施加到光纤上，从而如上所述获得光缆结构，具有安装和使用所需的强度和保护性能。WO00/60393中公开了这种接缆工艺。因此，光纤加工和光缆制造的这两种工艺都利用单独的生产线分开进行，所以整个工艺就十分复杂而且耗时。

而且在常用光纤和光缆的制造工艺中，加工过程中很可能产生中断。US6327767中记载了这种问题。如该专利所述，在光缆制造过程中，当卷筒排出光纤时，排出光纤的端部必须要通过一个连接件来结合到新光纤的端部上。这个操作需要停止整个加工。在加工的启动和停工阶段会导致材料损失且长时间启动才能进行加工，从而阻碍光缆的制造，使之不连续。上述专利中记载的方案将光纤积累到一个主动的减震器上并通过一个连接件将排出光纤的端部和新光纤的端部相连，在从减震器的编结过程中，将光纤供给光缆制造过程。该减震器可以是三轮式调节滑轮，具有固定滑轮组和可动滑轮组的多通系统，折叠光纤端部长度的容器，或者变速器式变径锥体系统，其中可调节锥体的纵向位置来控制减震器的容量。

发明内容

因此，本申请人目的在于在光缆制造加工中简化和减小成本、时间和光纤材料浪费。

申请人发现能够通过单独工艺以更快速和廉价的方式来生产光缆，这种单独工艺是在光纤牵拉阶段之后立即进行接缆阶段，从而避免了半成品要经历停靠、存储或者运输等问题。通过将制造光纤和制造光缆的装置整合为单一的生产线，从而可以进行单一连续的加工，从光纤预制件开始到形成限定的光缆。可以大致匀速的进行包括牵拉和接缆的这个过程。因此，制造过程非常简单、有效且节约成本。

在本发明中，光纤制造的“连续加工”是指不受干扰而执行步骤的过程，没有瞬变和偶然故障条件，因而就省去了最终光缆的半成品的中间停靠和存储阶段。在这种加工中，从光缆牵拉开始的用时和光纤牵拉速度成反比。

就本发明的目的来说，“整合生产线(车间)”是指由多个彼此在物理上或者功能上协作的零件(器件、装置)形成的生产线(或者车间)，以进行连续的制造加工。换句话说，上述生产线是一种器件或装置的连接结构，适于从光学预制件制成光缆。

在本发明中，考虑这样的装置，包括一或多个可致密地或松散地设有次级涂层的光纤，但它没有特别支撑拉伸应力的元件，作为光缆制造工艺的半成品，而不是作为光缆，这种装置不适于在使用中暴露在外承受环境和机械应力的光缆。因此，最终产品是这样装置的工艺在本文中不作为光缆制造工艺考虑。

举例来说，在这里不考虑致密或松散减震的光纤来作为光缆。实际上，致密或松散减震的光纤的拉伸强度要远低于光缆所需的最低拉伸强度。尤其是，致密或松散减震的光纤所能够支撑的最大拉伸强度仅仅是几个牛顿的数量级(无论安装还是维修)，而光缆所必须承受的最大拉伸强度却很高。例如，在安装时互连设备的单个光缆可以承受几百牛顿的拉伸负载，而在维修时可以承受几十牛顿的负载，上面叙述的中心松散管式光缆在维修时可以承受数百牛顿，在安装时可以承受几千牛顿的负载。

根据本发明的第一个方面，本发明涉及一种制造光缆的工艺，包括：从至少一个光纤预制件加工至少一个光纤的步骤和从上述至少一个光纤加工光缆的步骤，其特征在于，上述工艺是连续的。

可有利的以大致恒定的速度来执行上述工艺，尤其是上述加工至少一个光纤的步骤和加工光缆的步骤可以在相同速度下进行。

如果光纤断裂成两个部分，上述工艺最好是包括将这两个部分连接在一起的步骤。上述连接步骤包括收集在断裂点上游光纤的步骤和传递断裂点下游光纤的在前收集长度的步骤。

有利的，可同时开始上述从至少一个光纤预制件加工至少一个光纤的步骤和从上述至少一个光纤加工光缆的步骤。

最好是，加工光缆的步骤包括将加强件环绕着至少一个光纤。施加加强件包括将加强纱线环绕着上述至少一个光纤。

施加加强件还可以包括施加中心加强件。

加工至少一个光纤的步骤最好是包括将丙烯酸盐初级涂层施加到上述至少一个光纤上。

加工光缆的后续步骤最好是包括将上述至少一个光纤减震。

上述减震步骤包括将致密次级涂层施加到上述初级涂层上或者实现松散次级涂层，尤其是实现容纳上述至少一个光纤的松散减震管。

上述加工至少一个光纤的步骤包括加工多个平行的光纤。此时，加工光缆的步骤有利地包括组装上述多个光纤。

上述工艺还可以包括根据开放式螺旋线来设置上述多个光纤。

上述加工至少一个光纤的步骤包括将上述至少一个光纤预制件和另一个光纤预制件相接合。

在第二方面，本发明涉及一种制造光缆的装置，包括集成的生产线，该生产线具有从至少一个光纤预制件加工至少一个光纤的光纤牵拉装置，和从上述至少一个光纤加工光缆的接缆装置。

接缆装置最好是包括将加强件环绕着上述至少一个光纤的加强保护子装置。

接缆装置最好是包括将致密或松散涂层施加到上述至少一个光纤上的光纤减震子装置。

光纤牵拉装置还可以包括光纤校验器，设置在上述光纤校验器上游的、用于在光纤断裂时收集第一长度光纤的第一光纤聚积器，和设在上述光纤校验器下游的、用于在光纤断裂时传递第二长度光纤的第二光纤聚积器。

上述光纤牵拉装置最好是包括炉，将第一光纤预制件进给到上述炉内的第一预制件保持机构，将第二光纤预制件定位在上述第一光纤预制件之上的第二预制件保持机构，和将上述第一光纤预制件和第二光纤预制件接合在一起的预制件接合机构。

制造光缆的装置还可以包括将辅助光纤或线供给到集成生产线中间点的光纤供给服务线轴。

附图简述

下面，将参考附图来叙述本发明，其中示出了本发明的非限制性实例。尤其是：

图1示出了常用光纤；

图2-5示出了四种不同的光缆，它们是根据本发明的工艺制造的；

图6是本发明中光缆制造装置的第一实施例的简图；

图7是图6中装置的第一部分的透视图；

图8是本发明中光缆制造装置的第二实施例的简图。

优选实施例详述

图1示出了已知类型的光纤1。光纤1可以为单根模式或者多根模式，包括芯部2(其中主要限定透射光)和包层3，它们均是由二氧化硅制成。芯部2和包层3具有不同的折射率，通常由将一或多个区域和所选元件相掺杂形成。例如，芯部2可由氧化锗和氧化硅相掺杂而构成，上述包层由纯净硅构成。

光纤1还包括用于保护的初级涂层4，通常具有第一、第二聚合层4a、4b。该聚合层4a、4b可以从由低聚物和单体构成的合成物通常在有诱光剂的条件下通过紫外线辐射交联获得。一般的，上述两个涂层4a、4b由紫外线固化的丙烯酸盐树脂构成。

上述两个涂层4a、4b不同于交联材料的弹性模量，第一涂层(内层)通常比第二涂层软一些。

两个层4a、4b通常具有不同的厚度：第一涂层4a范围从大约25μm到大约40μm，第二涂层4b范围从大约20μm到大约40μm。

或者，初级涂层4可以包括具有合适弹性模量的单层紫外线固化的丙烯酸盐树脂。US4682850公开了一种具有单层紫外线固化材料包层的光纤实例。

图2示出了用于光纤通信的单根致密减震光缆10的截面图。

光缆10包括：沿着中轴线的光纤1(具有初级涂层4)。光缆10还包括位于初级涂层10之上的次级涂层11。次级涂层11包括一或多个致密减震层。尤其是，次级涂层11包括单层的紫外线固化丙烯酸盐或PVC层，或者包括聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰胺12、或紫外线硅橡胶和聚酰胺12的的两层11a、11b(在图2中)。可能的，次级涂层还可以包括额外的层。涂覆着次级涂层11的光纤1在下面将被称为“次级涂覆光纤”或者“致密减震光纤”。

光缆10进一步包括加强件12，由芳香聚酰酩纱线层构成，用于加强整个结构。光缆10进一步包括热塑性外皮(夹套)13，从而提供外部机械保护。光缆10的外径可以在大约1.6mm-3mm之间。

图3是用于光纤通信的双光纤光缆20的截面图。

光缆20包括两个如上所述的单根光纤电缆10，各自具有纵向结在一起的热塑性外皮13。利用具有8字形模具的挤压机挤压外皮13来实现上述结构。

图4示出了用于光纤通信的六根光纤光缆的截面图。

光缆30包括六根具有绕着中心件14的致密次级涂层11的光纤1，最好是由光纤玻璃加强塑料制成。或者，光缆30没有中心加强件，而是致密减震光纤彼此咬合接触在一起。光纤1可以彼此平行，或者被扭成开环螺旋式(SZ扭绞)或封闭螺旋式。

具有致密次级涂层11的六根光纤1最好是由具有芳香聚酰酩纱线层12的加强件所环绕。光缆30最后包括热塑性外皮13。

图5示出了松散式多光纤光缆40的截面图，在减震管内它包括多个松散容纳在次级涂层15内的光纤1，减震管可由PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)，聚丙烯或者HDPE(高密度聚乙烯)制成。减震管还可包含已知的填充合成物。减震管15依次由芳香聚酰酩纱线加强层12和热塑性外皮13所环绕。

光缆10、20、30、40仅仅是根据本发明的装置和方法制造的光缆实例。本发明的技术还可以应用到任何类型光缆的制造，例如上述的多松散管光缆，开槽式芯部光缆，中心松散管式光缆等。

图6示出了集成光纤/光缆制造装置50的简要框图，该装置通过单一连续的过程来加工致密减震光缆，例如光缆10、20、30。装置50可以从预制件开始制造光缆中的光纤和光缆本身。

装置50包括一组彼此相连的机构，从而形成单一连续的生产线(或车间)。

如图6所示，装置50的机构可以分成两个主要的功能组：用于将一或多个光纤从各自的预制件加工的牵拉装置100，和从光纤加工成光缆的接缆装置200。因此，下面详细叙述的本发明连续光缆制造工艺包括两个主要阶段：制造光纤(构造光纤)的第一阶段和第二阶段。将致密减震层11、加强纱线12和外皮13等加强保护层施加到光纤上的第二阶段(构造光缆)。

而且，接缆装置200包括两个子装置：将致密减震层11施加到光纤1上的光纤致密减震子装置200a、和用于将加强件12、保护外皮13施加到减震了的光纤上以获得最终光缆的加强保护子装置200b。

如果是单光纤光缆10，牵拉装置100和光纤致密减震子装置200a就包括制造单根光纤1并减震的机构。如果是双光纤光缆20，上述机构就为双倍，且平行于这两个光纤1来进行加工和减震操作。如果是N根光纤致密光缆，例如六根光纤光缆30，牵拉装置100最好是包括N组平行操作的机构，用于对N个光纤减震。减震了的光纤随后在接缆装置200b上进行组装。牵拉装置100的上述N组机构可以彼此相同，也可以彼此不同，从而制造不同类型的光缆。光纤致密减震子装置200a的N组机构也是这样的。

在图6的简图中，牵拉装置100和光纤致密减震子装置200a都包括对单根光纤进行制造和涂覆的装置。

详细的，牵拉装置100最好是包括：从预制件将光纤1牵拉成形并在光纤上施加双丙烯酸盐层的牵拉塔101，在牵拉过程中拖拽光纤1的绞盘等牵引机构102，在沿着轴线前进时可在光纤1上保持预定张力的张力控制机构103(作为调节器)，在加工过程中根据需要聚积一定长度光纤的光纤聚积器104，在加工过程中测试光纤1的拉伸应力强度的校验器105。

图7示出了牵拉装置100的更详细的视图，该装置能够同时制造两根光纤。图7的牵拉装置100具有平行制造两根光纤的两侧A、B。最好是，但不是必须的，A、B侧的装置相同。因此，参考标记仅仅用于A侧，相应的叙述也是仅仅指A侧。

牵拉塔101包括多个沿着垂直牵拉轴线设置的机构。选择垂直方向是为了执行牵拉加工的主要步骤，需要利用重力，从而从玻璃预制件获得可以牵拉出光纤的熔融材料。

牵拉塔101包括立式保持结构106和在上部的反应炉(例如已知的石墨感应炉)，用于控制第一预制件108a下部(或者颈部)的熔化。在炉107之上并固定到结构106的第一预制件进给机构109a用于保持第一预制件108a并将其进给到炉107。预制件进给机构109a可以包括：可滑动安装在保持结构106上且由电机驱动的夹持件。

而且，塔101最好是包括位于第一预制件进给机构109a之上且用于保持第二预制件108部并使其向下运动的第二预制件进给机构109b。该第二预制件108b在第一预制件108a被完全牵拉之前，和第一预制件相结合，从而便于连续加工。尤其是，第二预制件进给机构109b适于垂直移动第二预制件108b，从而将第二预制件108b的下部和第一预制件108a的上部相接触。在第一、第二预制件进给装置109a、109b之间的可移动燃烧器116用于在两个预制件相接触后将它们连接成形。

第一、第二预制件进给装置109a、109b最好是包括用于夹持各自预制件的夹头和三个控制上述夹头沿着XYZ轴精确运动的控制电机。

牵拉塔101可进一步包括位于炉107之下的预冷机构(底部烟囱)110，用于将光纤冷却。该预冷装置110用于降低光纤温度，例如从大约2100℃(上述炉内高温区中的光纤温度)降低到大约1600℃。该预冷装置可避免直接和空气相接触，对光纤进行温和的对称制冷。通过这种方式，没有不规则的应力施加到光纤上，因而就将可能的变形降为最低。

在这种情况下，制冷机构112包括三个间隔的制冷器件112a、112b、112c，且设置在预冷装置110之下，用于进一步降低光纤的温度，最好是降低到50℃之下。制冷机构112设置在距炉107合适的距离上，以便于防止热光纤过度冷却而被损伤。制冷机构112所产生的制冷可以防止次级涂层4不稳定，直径变化和涂层集中等在光纤温度超过50℃后产生的后续问题。优选地，制冷机构112的制冷腔适于冷却气体流动，便于通过强制对流从光纤中去掉热量，媒介最好是可以强制对流的气体，这是因为它具有良好的热交换能力。或者，根据图7所示的模块化机构，制冷机构112可以为单器件形式。而且，制冷气体可以从底部流动到顶部，反之亦然。

塔101还可以设有已知的张力计和直径表，最好是设置在制冷机构110和制冷机构112之间，用于测量各个裸露光纤的张力和直径。

塔101进一步包括至少一个向光纤施加初级涂层的涂覆机构。在图7所示的实例中，塔1包括设置在制冷机构112之下并将形成初级涂层4的两层11a、11b施加在上述光纤上的已知第一、第二涂覆机构118、119。上述两层最好是由丙烯酸盐树脂构成。第一(内)层相对较软，以便于减小施加到光纤芯部上的应力，而第二(外)层相对较硬，以便于使光纤免于外界环境的机械损伤。

每一涂覆机构118、119包括各自用于将预定量丙烯酸树脂施加到光纤上的涂覆单元118a、119a，和具有一或多个用于固化树脂的紫外线灯烤箱且提供稳定涂层的固化单元118b、119b。在所示的实施例中，第一层由两个紫外线灯烤箱来固化，第二层由四个紫外线灯烤箱来固化。上述涂覆单元的腔由丙烯酸树脂填充并保持在一定的压力和温度下，从而获得均匀的涂层。上下模在上述腔内形成光纤进出口，下模的尺寸和形状结合工艺条件，和涂层的厚度、同心性相对应。上述腔可以和使高度溶解在丙烯酸树脂中的气体(通常是CO2)流经该腔入口的机构相联通，以便于去掉光纤周围的空气，避免在涂层中产生气泡。

可以在制冷机构112和第一涂覆机构118之间设置一个非接触光纤温度测量机构(未示出)，用于在施加初级涂层之前检测光纤温度。

塔101还可以设有两个已知的额外直径表，第一个最好是设置在第一固化单元118b和第二涂覆单元119a之间，用于测量初级涂层11的第一层11a的直径，第二个最好是设在第二固化单元119b和绞盘102之间，用于测量初级涂层11的第二层11b的直径。

牵引机构102最好是设在保持结构106的下端且适于以预定速率(牵拉工艺的速率)将光纤向下拉动。尤其是，牵引机构102可以调节牵拉工艺的牵拉速度。该牵引机构102可以为单滑轮或者双滑轮形式。例如，它可以包括两个对置轮，一个具有光纤通过的槽，另一个由橡胶涂覆，因此能够保证对光纤所需的摩擦。在所示的实施例中，牵引机构102包括用于在垂直牵拉方向上拖拽光纤的单电机驱动绞盘。牵引装置102设有角速度传感器(未示出)。

塔101可进一步包括已知的旋转机构(未示出)，设在第二涂覆机构119的最后一个紫外线灯烤箱和牵引机构102之间，用于使光纤在牵拉过程中绕轴线旋转。

塔101进一步包括：基于VME/VMI技术的控制系统(未示出)。该控制系统的软件控制着工艺的每一个阶段，通过主操作板和操作者进行交互。尤其是，该控制系统执行几个控制循环，用于适当运行工艺。例如，该控制系统可以通过具有光纤玻璃直径表(未示出)的控制循环来调节牵引机构102的速度，以便于保持恒定的裸露光纤直径。而且，该控制系统可以调节预制件进给速度，以便于使牵引机构102随动于它的目标速度。

最好是相对保持结构106横向设置的张力控制机构(调节器)103适于沿着牵引机构102向下调节光纤的张力，尤其是张力控制机构103适于保持光纤张力恒定且可以补偿牵引机构102和校验器105之间的速度差。

张力控制机构103可以包括两个固定滑轮103a和可动滑轮103b，可动滑轮103b沿着光纤的路径设在两个固定滑轮103a之间，且能够在自身重力和光纤张力的作用下自由地垂直移动。实际上，如果光纤的张力增加可动滑轮103b就上升，而如果光纤张力减小，它就下降，从而大致能够保持张力恒定。上述可动滑轮103b设有垂直位置传感器(未示出)，用于产生指示可动滑轮103b垂直位置的信号，从而指示出光纤的张力。

或者，上述张力控制机构103可以是电子调节器，它包括检测光纤张力的负载单元和由电动滑动件承载的滑轮。上述可动滑轮的位置受控于该负载单元的信号，从而作为光纤张力的函数来减小或增加光纤路径的长度。EP1112979中叙述了这样的一个可行的实施例。

在所示的实施例中，光纤聚积器104设在张力控制机构103的下游。聚积器104可以包括彼此交替设置的多个固定滑轮104a和可动滑轮104b。可动滑轮104a可在停靠位置和操作位置之间运动，在该停靠位置，它们距固定滑轮处于一个最小的距离，在操作位置，它们距固定滑轮处于一个最大的距离。可动滑轮104b和各自的电机或常用电机相连，且适于将它们从上述停靠位置移动到上述操作位置上，以便于增加光纤路径(当光纤聚积时)，反之亦然。举例来说，可垂直动作，且电机适于将可动滑轮升高到预定高度。

在光纤在校验器105处断裂时，上述聚积器104可以积累预定长度的从牵引机构102引出的光纤。尤其是，当光纤断裂时，聚积器104所进行的光纤收集可以使操作者进行干预，从而进行光纤连接，并重新加载和再启动上述校验器105。例如，在100s的期间内，操作者可以在10m/s的速度下收集1000m进行连接。

在图7所示的实施例中，仅仅示出了三个固定滑轮104a和两个可动滑轮104b。最好是，还可以增多滑轮的数量，以便于减小可动滑轮的最大行程，从而获得所需的聚积长度。例如，聚积器104可以包括七个固定滑轮104a和十个可动滑轮104b，具有50m长度，或者包括二十一个固定滑轮104a和二十个可动滑轮104b，具有25m长度。

聚积器104可以和控制系统106(图6)相连，适于响应于校验器105的破裂信号，驱动和可动滑轮104b相连的电机，从而在增加光纤路径的方向上移动滑轮。因此，聚积器104可以由校验器105的信号来驱动。上述控制系统106还可以将电机的动作切换到相反的方向上，以便于根据上述输入信号将滑轮从操作者处移回上述停靠位置，使光纤接合。

聚积器104设有和最后一个滑轮(在光纤前进方向)相连的光纤止动机构(未示出)，它可以锁紧光纤，防止光纤进一步前进。

如果可动滑轮104b和常用电机相连，它们可以一起运动。或者，如果它们和各自的电机相连，它们就会单独的运动。举例来说，可连续地驱动可动滑轮104b，如果在前的一个完成它的行程，每一个就会受驱动，直到收集到所需的长度为止。

校验器105设在聚积器104的下游，用于测试光纤的拉伸应力。该校验器是已知的类型，例如EP1112979A中所叙述的类型。在实践中，校验器105将预定的张力施加到光纤上，使拉伸强度不足的有瑕疵的光纤断裂，从而被替换。

再来参考图6，光纤致密减震子装置200a最好是包括向下游机构进给辅助光纤的供给服务线轴201，用于设定并启动工艺的上述第二阶段。

光纤致密减震子装置200a最好是进一步包括连接服务设备202，可当整个生产线准备开始生产时，在辅助光纤(用于设定上述第二阶段)和牵拉装置100的光纤之间提供机械的连接。如果在校验器5中的前进光纤产生断裂，上述连接服务设备202还可以用于在已经进行工艺第二阶段(即沿着光纤致密减震子装置200a)的光纤末端和从牵拉装置100传来的光纤前端之间提供机械的连接。

优选的，光纤致密减震子装置200a最好是进一步包括第二聚积机构203，在加工中能够有足够的时间来进行上述连接操作，从而将牵拉装置100引出的前进光纤和上述机构203内聚积的光纤末端连接起来。有利的是，聚积机构203用于根据聚积器104中收集的长度(例如1000m)，保持光纤的长度。

聚积器203包括一定数量的彼此交替的固定滑轮和可动滑轮，作为聚积器104。但是，和聚积器104不同，在通常操作条件下，可动滑轮处于停靠位置，位于距固定滑轮最大可能的距离上，以便于上述聚积器可收集最大长度的光纤。如果光纤断裂，可动滑轮就会朝向固定滑轮移动，使收集的光纤可以渐进地传送。

聚积器203可有利的和控制系统106相连，从而能够像聚积器104一样，接收开始和停止信号。

优选的，电动绞盘204设在第二聚积机构203的下游，从而能够作为生产线上的速度调节器为前进光纤提供恒定的速度。在绞盘204的下游，可以设置着背部张力机构205(例如具有三个滑轮的小型聚积器)，从而将合适的背部张力施加到光纤上。

根据施加到次级涂层11的组成，光纤致密减震子装置200a可以进一步包括将形成第一层11a的材料涂覆到光纤上的涂覆器206，这些材料可以是紫外线固化丙烯酸盐，PTFE或硅橡胶。如果次级涂层11包括由PVC，PBT或LSOH材料构成的单层，由于在后面的步骤涂覆涂层，就可以省去涂覆器206。

可以设有另一个提供辅助铜线的供给服务线轴207，用于设定并启动下面叙述的挤压工艺，形成第二层11b。提供辅助铜线的主要原因就是设定并启动挤压工艺比设定并启动施加第一层11a的涂覆工艺更费时间。因此，在涂覆工艺之前开始挤压工艺，并使用辅助铜线设定并启动上述挤压工艺。

设在涂覆器206之下的挤压机208用于将形成次级涂层11的第二层11b的材料施加在光纤上。挤压机208通过空冷和/或水冷通道209来制冷挤压的材料。

形成第二层11b的材料可以是施加到由PTFE或紫外线硅橡胶制成的第一层11a上的聚酰胺。如果次级涂层11包括由PVC，PBT或LSOH材料构成的单层，挤压机就可以直接将所用的材料施加到光纤1上。不同的是，如果次级涂层11包括由紫外线固化丙烯酸盐(由涂覆器206施加)构成的单层，就可以省去挤压机208和通道209。

最好是，光纤致密减震子装置200a还可以包括另一个为光纤提供恒定的线速度的电动绞盘210和另一个聚积器211，该聚积器用于供给一定长度的已经进行次级涂覆的光纤，从而进行下一个工艺阶段。该聚积器211具有一个整合在其中的已知背部张力机构(未示出)，从而在施加加强保护层的阶段中为光纤提供恒定的背部张力。

最好是，光纤致密减震子装置200a还可以包括用于服务线轴212的卷取器，在工艺第二阶段开始时使用。尤其是，线轴212用于在工艺第二阶段开始时收集涂覆的辅助铜线。

如果制造多光纤光缆，光纤致密减震子装置200a还可以包括一组涂墨机构(已知的，未示出)，将不同的颜色施加到不同致密减震光纤上。

上述加强保护子装置200b最好是包括一个纱线供给架301，将纵向的加强纱线12供给到光缆上。架301最好是包括多个已知的供给机构(至少八个)，每个纱线球一个。

上述加强保护子装置200b最好是进一步包括一个S-Z扭绞机构302，在光缆具有多个光纤(例如光缆30)且光纤具有S-Z形(开放式螺旋型)时使用。该S-Z扭绞机构可以包括S-Z旋转机构(例如具有均匀间隔周孔的电动转盘)，用于从光纤致密减震子装置200a的N组机构中收纳N个光纤，并进行合适的导引。

如果光缆设有中心加强件14，在生产线上还可以增加相应的传送线轴。

上述加强保护子装置200b最好是进一步包括挤压机304。在所示的实施例中，挤压机304适于接收加强纱线12和次级涂覆的光纤；将光纤设在彼此相接触的所需的位置上；将加强纱线12环绕光纤设置；通过挤压将外皮13施加在加强纱线12上。如果增加了中心加强件，挤压机还可以从相应的传送线轴上接收上述中心加强件14，并如图4所示，将光纤环绕着上述中心加强件14。

水冷通道305设置在挤压机304的下游，用于向挤压了的外皮13提供合适的制冷。

有利的，可以在挤压机304的下游设置一个供给服务线轴303，用于供给辅助铜线来设定和启动挤压阶段。

上述加强保护子装置200b最好是进一步包括在该工艺阶段中为光缆提供恒定线速度的电动绞盘306和光缆卷取系统308。光缆卷取系统308最好是能够为装运线轴提供光缆卷取的双自动线轴卷取系统308(例如EP970926所述的形式)。

上述加强保护子装置200b最好是进一步包括设置在绞盘306和卷取系统308之间的聚积机构307，在线轴卷取系统308中自动变更线轴时用于聚积光缆。

如前所述，制造光缆的工艺包括两个连续地(即没有间断)主要步骤(或阶段)：光纤制造步骤，或光纤牵拉步骤，其中由各自的光纤预制件制成设有初级涂层的一或多个光纤；光缆制造步骤或者接缆步骤，其中光纤被组装(如果多于一个)，施加额外的加强保护件(包括加强件和外皮)，从而完成光缆组装。在所示的实施例中，光缆制造步骤包括光纤致密减震步骤和加强保护步骤。上述工艺可以在大致恒定的速度下进行，尤其是在10m/s或更高的速度下。

最好是通过供给服务线轴201，207，303传送的光纤和铜线，同时开始形成整个工艺(光纤制造，光纤致密减震，光缆加强保护)的不同步骤。

可如下执行光纤制造步骤。

在牵拉塔101中，承载第一预制件108a的第一预制件进给机构109a以预定的速度向下移动，从而将第一预制件108a的颈部放置在炉107的高温区域，将其熔化。被供给到塔101处的第一预制件108a和每一预制件可以是和ITU-T G.651或G.652规定相一致的形式。这些预制件的长度在1m-1.5m之间，直径在65mm-85mm之间，重量在7-18kg之间。通常，预制件为由氧化硅制成的单体。但是预制件也可以包括两个单独的个体，形成嵌管式结构，它们在炉内熔融在一起。该预制件可以通过不同的工艺形成，例如在本领域可称为OVD(外部蒸气沉积)、VAD(蒸气轴向沉积)或MCVD(改良化学沉积)等工艺。这些工艺分别在WO02090276A(OVD)，WO03093182A(VAD)，和WO04018374A(MCVD)中有所叙述。

在加工工艺中，排出第一预制件108a时，承载第二预制件108b的第二预制件进给机构109b向下移动，从而将第二预制件的底部和第一预制件的顶部相接触。随后，将可动炉116设在与上述接触位置相应的地方，并为两个预制件提供接点。通过第一预制件进给机构109a来保持接合以后的预制件，而第二预制件进给机构109b升高到能够接收另一个预制件的位置。

熔化第一预制件108a所产生的光纤被绞盘102以和预制件进给速度相关的预定速度向下牵拉。热光纤就通过制冷机构110被冷却到适于进行丙烯酸盐涂覆的温度。

上述裸露光纤的张力、直径和温度可以在经由制冷机构102之前通过专用仪表进行测量，裸露光纤的温度可以在离开制冷机构时利用温度传感器进行测量。通常，裸露光纤的直径为125μm。

随后，利用第一、第二涂覆机构118、119将第一、第二丙烯酸盐保护层4a、4b涂覆到上述光纤上，从而形成光纤的初级涂层11。初级涂覆的光纤的直径大约为185-190μm。

随后光纤通过旋转机构(未示出)，绕着轴线旋转，最好是顺时针和逆时针交替的旋转。

张力控制机构103保持光纤的张力基本恒定，从而对绞盘102和校验器105之间的速度差进行补偿。

随后，校验器105测试光纤的拉伸应力。如果光纤断裂，第一聚积器104就会收集断裂点上游的前进光纤，而第二聚积器203将先前收集的断裂点下游的光纤传送出去。有利的，第二聚积器203可以向下游的机构供给和第一聚积器104所收集的断裂点上游的光纤长度大致相对应的光纤长度。聚积器104、105的动作可以使操作者在全速状态下有足够的时间来进行连接操作(将校验器105的前进光纤和聚积器203的光纤末端相连接)，重新加载和重启上述校验器105。

聚积器104可如下详细的操作。当从校验器105接收到断裂信号时，和最后一个滑轮相连的光纤止动机构(未示出)就被驱动，从而将通过上述最后一个滑轮的光纤锁紧在当前位置上。同时，驱动和可动滑轮104b相连的电机，使可动滑轮104b开始移动。根据可动滑轮104b是否和常用电机或各自的电机相连，它们一体地或单独地运动。举例来说，如果是单独的动力，可以连续地驱动可动滑轮104b，在前面的一个完成行程时就会驱动每一滑轮。

第二聚积器203能够以相反的方式精确操作，将相同长度的光纤传递到下游机构。在聚积器104中继续光纤聚积且聚积器203继续传递光纤，直到完成光纤连接且操作者通过和聚积器104、203相连的控制系统将上述系统切换回正常操作模式为止。因此，聚积器104、203的可动滑轮移动回到它们的停靠位置。

随后，将光纤制造装置100的光纤进行接缆步骤。

当光纤沿着轴线前进时，电动绞盘204致密减震步骤提供了恒定的线速度，而背部张力机构205为光纤提供了合适的背部张力。

涂覆器206和挤压机208将形成次级涂层11的第一、第二层11a、11b施加到光纤上。如果次级涂层11由单层构成，则根据成分，就可以省去涂覆器206和挤压机208。挤压的材料在空冷和/或水冷通道209进行冷却。次级涂覆的光纤的直径可以为大约700-900μm。

在施加第二涂层11之后，绞盘210为光纤提供所需的线速度，和聚积器211相连的背部张力机构向致密减震光纤提供恒定的背部张力。

在加强保护步骤中，将制成和涂覆了的光纤和加强纱线12一起供给挤压机304。如果是多根光纤，在进入挤压机304之前，光纤要经由S-Z扭绞机构302，以便于进行交替动作(顺时针和逆时针)。从扭绞机构302到挤压机304，将光纤组装成所需的结构并由加强纱线12所环绕。外皮13的材料被挤压到加强纱线12上，并在挤压机304的出口处被水冷通道305所冷却。

最后，在电动绞盘306向成形光缆提供恒定的线速度之后，光缆由双自动线轴卷取系统308所收集。当轴线完全收集满时，就会自动地由一个空线轴来代替，而聚积器307聚积光缆的时间足以更换线轴。

图8示出了本发明装置的另一个实施例，在这里由50’表示，用于生产光缆40等松散式光缆。

装置50’和装置50不同的地方主要在于松散减震子装置200’a在这里代替了致密减震子装置200a，在工艺中松散减震步骤代替了致密减震步骤。

或者，在一个没有示出的实施例中，上述装置可以包括光纤减震子装置，该子装置既具有实现致密减震的机构，也具有实现松散减震的机构，从而获得松散容纳在致密减震光纤中的减震管。

因此，装置50’包括如前所述的牵拉装置100和用于实现减震管15并将芳香聚酰酩纱线12和热塑性外皮13施加在其上的接缆装置200’，在下面将详细叙述。

和图6中的类似或相同，光纤松散减震子装置200’a对于每一根前进的光纤仍然包括供给服务线轴201，聚积器203，绞盘204和背部张力机构205，用于执行相同的启动和光纤修复操作。再者，设置着接头服务设备202，用于连接前进的光纤，如果光纤断裂，供给服务线轴201可以提供辅助光纤。

光纤松散减震子装置200’a还包括一组涂墨机构(已知类似但是没有示出)，将不同的颜色施加到不同的光纤上。

光纤松散减震子装置200’a还进一步包括挤压机208’，用于接收光纤并实现容纳这些光纤的减震管15。挤压机208’还适于进给和光纤一起的减震管15中容纳的填充成分。

随动于挤压机208’的机构可以和图6中的挤压机208相同，即生产线的余下部分可以和图6中相同。尤其是，加强保护子装置200b可以和图6中的相同。

对于制造具有多个(松散容纳多组光纤的)减震管的松散光缆来说，装置50’应该进行进一步更改。尤其是，可以设有多个响应于多个减震管的挤压机208’，水冷通道209，绞盘210，聚积器211。和图6中挤压机304接收光纤的方式相同，减震管由图8中的挤压机304所接收。

如上所述，制造光缆40等松散光缆的工艺包括两个主要阶段：第一阶段，其中加工光纤(构造光纤)；第二阶段，其中松散地将光纤减震并施加额外的加强保护层(构造光缆)。

和光纤制造装置100所实现的一样，即使用于制造具有预定量光纤的光缆，通过添加一定量的光纤供给线轴，进给和生产线上光纤相对应数量的光纤，也可以使装置50和装置50’更加灵活。

Claims (19)

1、一种制造光缆的方法，包括下述步骤：

(a)从至少一个光学预制件加工至少一个光纤；

(b)从上述至少一个光纤加工光缆，上述步骤(a)和(b)以连续的方式进行；和

如果光纤断裂成两个部分，(c)将这两个光纤部分连接在一起；

其特征在于，上述连接步骤(c)包括收集断裂点上游光纤的步骤(c1)，和传递断裂点下游光纤的在前收集长度的步骤(c2)。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在将两个光纤部分连接在一起的步骤(c)已经完成之后，还包括传递在步骤(c1)中收集的光纤的步骤。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，同时开始上述从至少一个光学预制件加工至少一个光纤的步骤，和从上述至少一个光纤加工光缆的步骤。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，加工光缆的步骤包括将加强件环绕着至少一个光纤施加。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，施加加强件包括将加强纱线环绕着上述至少一个光纤施加。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，加工至少一个光纤的步骤包括将丙烯酸盐初级涂层施加到所述至少一个光纤上。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，加工光缆的步骤包括将所述至少一个光纤减震。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，上述减震步骤包括将致密次级涂层施加到所述初级涂层上。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，上述减震步骤包括实现容纳所述至少一个光纤的松散次级涂层。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述加工至少一个光纤的步骤包括加工多个平行的光纤。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，加工光缆的步骤包括组装所述多个平行的光纤。

12、如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述加工光缆的步骤包括根据开放式螺旋线来设置所述多个平行的光纤。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述加工至少一个光纤的步骤包括将所述至少一个光学预制件和另一个光学预制件相接合。

14、一种制造光缆的装置，包括集成的生产线(50；50’)，该生产线具有从至少一个光学预制件加工至少一个光纤的牵拉装置(100)，和从所述至少一个光纤加工光缆的接缆装置(200；200’)，牵拉装置(100)包括光纤校验器(105)，其特征在于：所述制造光缆的装置还包括：

设置在所述光纤校验器(105)上游的第一光纤聚积器(104)；所述第一光纤聚积器(104)适于光纤在所述光纤校验器(105)处断裂成两个光纤部分时收集第一长度光纤，和在两个光纤部分连接操作之后传递收集的第一长度光纤；以及

设置在所述光纤校验器(105)下游的第二光纤聚积器(203)，所述第二光纤聚积器(203)适于在装置的正常工作状态下收集第二长度光纤，并在所述光纤校验器(105)处的光纤断裂时，传递收集的第二长度光纤到第二光纤聚积器(203)的下游。

15、如权利要求14所述的装置，其特征在于，接缆装置(200；200’)包括将加强件环绕着所述至少一个光纤施加的加强护套子装置(200b)。

16、如权利要求14所述的装置，其特征在于，接缆装置(200；200’)包括将致密或松散涂层施加到所述至少一个光纤上的光纤减震子装置(200a，200’a)。

17、如权利要求14所述的装置，其特征在于，上述牵拉装置(100)包括炉(107)，将第一光学预制件进给到所述炉(107)内的第一预制件保持机构(109a)，将第二光学预制件定位在上述第一光学预制件之上的第二预制件保持机构(109b)，和将上述第一光学预制件和第二光学预制件接合在一起的预制件接合机构(116)。

18、如权利要求14-17中任一所述的装置，其特征在于：所述接缆装置(200；200’)包括适于进给辅助光纤的供给服务线轴(201)，用于设定并启动光缆的加工。

19、如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述接缆装置(200；200’)包括适于进给辅助铜线的另外的供给服务线轴，用于设定并启动挤压工艺。

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