CN101553747A - 光纤铺设设备 - Google Patents

Abstract

光纤铺设设备。一种用于将光纤单元铺设到管中的吹头，其包括用于将光纤单元驱动到管内的驱动装置，该驱动装置具有多个驱动面，其中所述多个驱动面中的一个或多个以预定力朝其他驱动面弹性偏压，并且其中在使用中光纤单元在多个驱动面之间运动。

Description

光纤铺设设备

技术领域

本发明涉及用于铺设通讯线缆的方法和设备，所述通讯线缆尤其是通过“气吹”技术铺设到预设光纤管中的光纤。

背景技术

从EP108590和其他公开文献中公知利用高流速流体介质提供的粘滞曳力将光纤传输线铺设到光纤管或管道中的方法和设备，所述流体介质通常为空气。使用吹头(blowing head)将光纤单元铺设到光纤管或管道中。(在本说明书中，上下文允许时引用“光纤”和“光纤单元”应当视为包括各个光纤部件、光纤束和光缆，反之亦然。)

通常，吹头包括一腔室，压缩空气被泵送到该腔室中。空气被引导而流向光纤管嘴，然后穿过与吹头连接的该光纤管。光纤单元通常在一对马达驱动的驱动辊或轮之间在推力作用下被进给到光纤管中。(驱动轮通常由有厚度的盘构成，其轮缘为由盘的厚度限定的表面。在本说明书中，术语“轮缘”在上下文允许的情况下可能指该表面的全部或一部分。)当足够长度的光纤单元已经被推入光纤管中时，压缩空气作用在光纤表面上，从而使粘滞曳力效应至少承担使光纤在管中前进的部分任务。

在使用中，现有技术的吹头受到多种问题困扰。其中一个问题是光纤单元在铺设期间会翘曲。如EP253636中所讨论的，光纤是挠性的，并且横截面必然小于其要占据的光纤管。在使用中，一部分正在前进的光纤单元可能会由于光纤和管内部之间积累的过大摩擦力而停止在管内移动。如果吹头不理会这种情况而继续驱动光纤单元，就会形成光纤翘曲。翘曲的光纤单元在铺设后会不利地影响光纤的性能，或者甚至对其造成物理损坏。至少，翘曲会减慢铺设进度。

在由本申请人在早期申请No.WO 2006103419中提出的一种解决方案中，描述了设置成对光纤翘曲敏感的设备，其中一种低惯性系统能够在翘曲发生之前检测到迫近翘曲。驱动轮设置成响应于检测到的光纤单元迫近翘曲而减慢或停止，从而使推力减小或停止，以此大大降低翘曲的产生。吹头系统的响应性源于精心地布置两个驱动轮之间的距离，使得光纤单元在驱动轮之间相当轻地与驱动轮接合。由于光纤单元和光缆的直径通常非常小(例如，光纤单元的直径约为1mm)，轮缘距离配置成使得它们仅略微相互碰触，或者不实际碰触而是仅仅尽量少地碰触。通过进一步设置成马达驱动轮的电流输出受到限制，吹头被设置成感测光纤单元中的迫近翘曲，这表现为光纤单元通过驱动轮的进度放慢或停止。

由于光纤单元的直径很小，处理光纤单元时系统中存在的容差很小；因而必须极精确地校准和调整吹头的部件。为了确保系统尽可能灵敏地响应吹头内的光纤单元的运动变化，尤其要这样做。然而，已经发现难以得到相应驱动轮的轮缘之间的距离或间距最佳的驱动轮布置，所述最佳即足以与光纤单元的外部接合从而可在使用中无滑移地推动前进，但是不会丧失许可驱动轮检测迫近翘曲的灵敏度。

首先，难以确定最佳轮缘距离，并且由于所涉及的小尺寸而难以进行校准。轮缘距离还有可能在使用中随着时间而改变，需要频繁地精确再调整。这样获得的最终布置于是仅对一种光纤单元直径尺寸或者有限范围的光纤单元直径尺寸是最佳的或者合适的。

现在本申请人设计了一种能解决上述问题的吹头，以提供一种方案来解决与其中通过采用电流输出受限的马达来减少或避免迫近翘曲的低惯性吹头环境中需要精确配置吹头相关的上述问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种吹头，该吹头用于将光纤单元铺设到管中，并包括用于将所述光纤单元驱动到所述管内的驱动装置，该驱动装置具有多个驱动面，其中所述多个驱动面中的一个或多个以预定力朝其他驱动面弹性偏压，并且其中在使用中所述光纤单元在所述多个驱动面之间运动。

根据本发明的吹头解决了各种问题。这些问题包括：需要准确而精密地计算然后校准驱动轮之间的间距或距离，以最佳地提供充分的夹持从而防止光纤在滑移过程中损坏，同时仍保持较轻，并对预示光纤迫近翘曲的光纤运动变化保持敏感；经过使用，驱动轮之间的设定距离有可能改变；光纤铺设设备对于在户外环境中使用缺乏稳健性；以及现有吹头对于各种外径尺寸的光纤单元或光缆缺乏使用的灵活性。

在该实施例中，申请人意识到不考虑适应将要使用吹头的光纤单元的外径而需要的距离或间距，改为考虑光纤单元在驱动轮之间被驱动时驱动轮相互挤压或压缩的压力或力的大小，可解决上述问题和难题。

通过布置包括偏压驱动面的驱动装置，不再需要如现有技术中所需的那样计算两个驱动轮之间要设置的最佳距离，先前已明白这样做从而使驱动轮刚好相互碰触，或者刚好不相碰触。而且，不需要在制造期间设定该距离，也不需要在使用吹头之后重设该距离，考虑到所涉及的尺寸较小，这两种情况都是棘手的任务。

本发明的又一优点在于，本发明会灵活地适应不规则或偏心驱动轮的圆周或轮缘表面。在使用中，各个轮的圆周的任何不规则都可能在轮旋转期间致使轮缘之间的距离随着轮缘旋转而变化，从而驱动轮之间的间隙或距离随时间变化。于是，光纤单元的接连铺设可能会受到不利影响，从而在某些时候(轮之间的间距过大时)光纤单元在驱动轮之间滑移，而在其他时候吹头的灵敏性受损(驱动轮相互接合太紧时)。

现有技术的吹头具有固定且刚性的设定驱动轮距离，与现有技术的吹头相比，本发明的吹头还可用于宽范围的光纤单元或光缆。当前在英国，光缆可包括一系列的多个光纤单元，2至12根光纤。该范围未来有可能增加到18或19根光纤。本发明的吹头更有能力适应较大范围的光纤外径。

本发明的驱动装置可由多个驱动面构成，不过在优选实施方式中该驱动装置由两个驱动轮构成，驱动轮轮缘表面与光纤单元接合以驱动其通过吹头。所述偏压装置优选是弹簧加载的，并可布置成一个或两个驱动轮将各个驱动面弹性推到一起。在本发明的实施方式中，一个或两个驱动轮由电马达提供动力，该电马达具有受限电流。

在进一步优选的实施方式中，可在低惯性系统中感测穿过驱动轮的光纤单元的运动中的变化，并且该变化可被反馈，从而可预测光纤迫近翘曲，并有希望通过电流受限的系统避免翘曲。

在本发明的第二方面中，提供一种包括吹头的设备，该吹头用于将光纤单元铺设到管中，并包括用于经由该吹头将所述光纤单元驱动到所述管内的驱动装置，该驱动装置具有多个驱动面，其中所述多个驱动面中的一个或多个以预定力朝其他驱动面弹性偏压，并且其中在使用中所述光纤单元在所述多个驱动面之间运动。

根据本发明的设备可包括本发明的吹头和用于供应电动力和压缩空气的装置，以及光纤单元或光缆要占据的光纤管。

在本发明的第三方面中，提供一种将光纤单元铺设到管中的方法，该方法包括以下步骤：

将所述光纤单元插入吹头中；

在多个驱动面之间驱动所述光纤单元通过所述吹头，其中所述多个驱动面中的一个或多个布置成以预定力朝其他驱动面弹性偏压；以及

利用所述驱动装置将所述光纤单元驱动出所述吹头并驱动其进入与该吹头连接的管中。

为了铺设光纤单元，在一种方法中，用户最初手动将光纤单元推到吹头内，直到其被驱动轮“捕获”。然后，该光纤单元在驱动轮之间被向前推进，驱动轮中的一个或两个被偏压，从而可弹性地适应在驱动轮之间行进的光纤单元的外径中的任何变化。

在本发明的再一方面中，提供一种通过实施包括以下步骤的方法而铺设到管中的光纤单元，所述步骤即：

将所述光纤单元插入吹头中；

在多个驱动面之间驱动所述光纤单元通过所述吹头，其中所述多个驱动面中的一个或多个布置成以预定力朝其他驱动面弹性偏压；以及

利用所述驱动装置将所述光纤单元驱动出所述吹头并驱动其进入与该吹头连接的管中。

附图说明

以下参照附图仅以实施例方式描述本发明，其中：

图1A是根据现有技术的普通吹头的几个部分的框图；

图1B绘出了根据现有技术的吹头；

图2A和图2B绘出了本发明的吹头的两个视图；以及

图3是本发明的吹头内部的又一视图。

具体实施方式

图1A是现有技术中公知的普通吹头的主要操作部件的示意图。从一盘(未示出)供应光纤单元2，其沿箭头“X”所示的方向在第一进口端处被供给到吹头4中，并沿着沿吹头长度延伸的孔膛限定的路径行进。在使用中，光纤单元沿着吹头穿过一对马达驱动的驱动轮6、8而到达吹头的对置出口端，光纤单元要占据的光纤管10连接在该出口端。光纤单元通过由马达(未示出)提供动力的驱动轮驱动而沿着所述孔膛从吹头的进口端行进至出口端。在管内，通过供应压缩空气12而进一步辅助光纤单元穿过光纤管前进，经由供气口将压缩空气供给到吹头中，其中大部分空气进入光纤管内并沿着光纤管流动，从而借助粘滞曳力携带光纤单元向前，使光纤单元穿过光纤管前进至远端。

图1B示出了本申请人开发并使用的吹头的具体实施方式，例如在WO 98/12588的专利说明书中非常详细地描述了这种吹头。这里示出的吹头处于打开位置，其包括装置的可枢转地铰接在一起的上部分和下部分。在铺设期间，这两个部分被带到一起并用夹具固定。通孔7沿着吹头的长度延伸，限定出光纤单元在铺设期间所沿的路径。光纤单元沿着箭头“X”的方向供给并被驱动，并经过在使用中无间距地紧密接合在一起的一对驱动轮6、8。光纤单元沿着通孔穿过吹头，并最终在通孔的另一端出现而进入等待的管中，该管在通孔的部分5处固定至吹头。在吹头内，驱动轮用于驱动光纤单元向前，轮自身由马达3提供动力。在该吹头中，马达直接为上驱动轮8提供动力。下驱动轮6未直接连接至马达，并且仅在吹头的两个部分组装在一起时被驱动，从而两个轮以这种方式接合，使得上驱动轮的运动致使下轮旋转。

在本申请人的WO 2006103419的申请中所述的吹头的又一实施方式中(在当前论述中将其称为“低惯性吹头”)，驱动轮6、8优选由塑料复合物之类的轻质材料制成。同样，它们连接至驱动动力源(例如电马达)，从而在使用中驱动轮绕各自的轴旋转，在正在驱动轮轮缘之间行进的光纤单元上施加驱动力，该驱动力携带光纤穿过吹头并进入光纤管。然而，与就图1B论述的吹头不同，各驱动轮布置成不与另一驱动轮接合而均能够独立旋转。这里，驱动轮经由一轻齿轮连接，该齿轮远离在使用中与光纤单元接合的轮缘。精心设定驱动轮轮缘的间距，使得它们刚好碰触，或者仅尽量少地相互碰触，从而在使用中光纤能轻松地容纳在轮缘之间的空间中。

该布置将使用中驱动轮的惯性水平降低至最小水平。在当前论述中，“低惯性”是指系统的部件通过例如减慢或停止驱动轮的旋转运动而对使用期间在驱动轮之间行进的光纤的变化尤其是其速度变化或运动变化作出快速响应或反应的能力。

在使用中，与其中驱动轮彼此相“碾”并“碾”在光纤上的高压缩力相比，上述驱动轮相对较轻地与光纤单元的外表面接合。因此，在低惯性系统中，若由驱动轮驱动并通过驱动轮的光纤单元运动放慢或停止(当光纤单元翘曲时会发生这种情况)，则会致使松安装(lightly-mounted)的驱动轮的旋转运动也放慢或停止。

WO 2006103419中所述的吹头的另一方面是马达的电流输出受限。这意味着若驱动轮放慢或停止，则马达的电流输出不能超过预定极限。光纤单元运动放慢或停止预示着在吹头外侧(例如，正在占据的管中的某处)将要翘曲或者已经翘曲。电流极限设置在光纤单元的运动放慢(预示着迫近翘曲)和驱动轮也放慢以进行补偿的水平；光纤单元运动放慢或停止时，马达电流接近或达到其最高水平，驱动轮的旋转也放慢或完全停止。

因而，关键在于非常精确地设置并定位尤其是驱动轮轮缘之间的距离，以确保系统具有充分的低惯性，从而允许快速检测并反馈光纤单元运动中的任何放慢或停止，使得马达电流可相应地做出响应。然而，精确配置的仪器在野外是不切实际的，这样的仪器需要足够稳健以经受人工测量、物理冲击以及污染。

在这里所述的现有技术吹头中，驱动轮距离设定的灵活性很小或没有灵活性。因此，若期望铺设不在驱动轮设定的小范围(若实际上可能存在一范围的话)光纤单元尺寸内的光纤单元，则用户需要改变驱动轮设置。这包括更换驱动轮上的轮胎以更改轮之间的距离，或者完全替换轮，例如从平面或平坦外形替换成带槽的外形以适应光纤直径的增加。

图2A和2B绘出了根据本发明的吹头20的图。图2A是外部立体图，其中为了看到内部尤其是看到驱动轮而切除了壳体的一部分。图2B是图2A的吹头的侧视图。

本发明的吹头是WO 2006103419的低惯性吹头的改进。其包括壳体22、24，它们与针对图1B描述的吹头类似，可以打开以允许用户接近内部，如以下在图3中所示。一孔膛(并未清晰地示出)从进口端至出口端沿吹头的长度延伸，使用期间光纤单元(未示出)沿该路径行进。光纤单元路径的一部分经过驱动轮单元之间。设置有上下驱动轮26、28，它们用于从马达(未示出)传递动力以沿着所述孔膛驱动光纤单元，并将其驱动出吹头。(应理解，术语“上”和“下”在本说明书中仅为了方便而用来表示相对于彼此布置的两个驱动轮，因而应包括在其引用文献中的任何其他布置，例如并排布置。)

在使用中，光纤单元沿箭头“X”的方向经由进口端被供给到吹头的孔膛中。

在本发明的吹头中，上驱动轮26连接至偏压机构30，偏压机构30由弹簧32致动，朝向另一驱动轮28柔性且弹性地偏压该驱动轮。在该实施方式中，紧凑半径臂的使用允许偏压装置绕枢转销33转动。因而，与现有技术的吹头不同，上驱动轮相对于另一驱动轮的位置并不固定，因而是“悬置”的。弹簧近似定位在枢转销和悬置驱动轮之间的中点。

因此，当光纤单元穿过吹头行进时，悬置驱动轮对着另一驱动轮推动或挤压光纤单元。这使得当光纤单元经过两个驱动轮都挤压在被驱动的光纤单元27上的部分时，不管驱动轮的外部尺寸如何都能柔性地容纳光纤单元。

通过使用偏压驱动轮，不需要计算在驱动轮轮缘之间设置的精确距离，这是在制造期间设定该距离的实际问题，对于野外应用来说需要稳健的装置。而且还消除或者至少减少了在整个使用过程中导致错位的可能。本发明的该布置还会补偿驱动轮轮缘中的一个或两个的外观的任何不规则。

采用本发明的悬置驱动轮的另一优点在于与先前可行的相比吹头可用于更多种光纤单元和线缆尺寸。如以下所述，根据所设定的偏压臂的压力或力，可在铺设阶段以在使用中最佳的效果适应各种范围的光纤尺寸。

图2A和2B中所示的本发明的实施方式示出了基于弹簧加载的偏压机构，不过本领域技术人员应理解，任何其他类型的偏压装置都落于本发明范围内。而且，尽管上驱动轮示出为包括偏压机构的悬置轮，然而另一驱动轮(或者就此而言，两个驱动轮)可结合有偏压装置以获得本发明的优点。因而，其中驱动轮或其他驱动装置弹性偏压光纤单元或光缆的任何布置都落在本发明的范围内。

返回图2A和图2B，偏压驱动轮26示出为布置成在使用中致使光纤单元挤靠马达驱动的下驱动轮28。本领域技术人员应理解，设置适于光纤单元压靠的任何其他表面都落于本发明的范围内。因而，可致使光纤单元压靠自由转动(即，不是被马达驱动而输出驱动力)的第二驱动轮；甚至不需要采取轮的形式，而是可包含在使用中可供光纤单元抵靠而向前经过的表面。然而，在优选实施方式中，下驱动轮提供附加的驱动动力，而且通过作为活动元件而提高低惯性系统的灵敏性。

如以上简要所述，悬置或偏压驱动轮能够适应各种不同尺寸的光纤单元或光缆，尺寸范围部分取决于具体情况下设定的偏压或压缩力。

偏压装置的弹簧压缩力或压力可设定为各种值。高弹簧力会产生刚硬、不能弯曲的悬置驱动轮，这会增强轮的驱动能力并阻止光纤单元滑移。相反，低弹簧力致使悬置驱动轮高度响应光纤单元和光缆尺寸的变化，以及驱动轮圆周外形的任何不规则。压缩力水平可根据用户的优先次序和要求来选择，还可如以下所述按需要调节。

在铺设外径尺寸为1mm的光纤单元线缆的实施方式中，经由弹簧加载的偏压臂施加的压缩力可设定为大约6.7N，弹簧刚度为大约30g/mm。申请人已确定该值起作用。在该实施方式中用于进行偏压的螺旋弹簧32优选相对“轻质”，例如由大约20mm长，0.53mm规格的弹簧钢制成，从而可通过例如与弹簧直接接触的小螺钉对驱动轮压缩力进行小的调节。可利用单独的或者可拆卸的弹簧配重设定偏压装置的压缩力，并且调节所述螺钉以补偿驱动轮压缩力中的任何变动，从而适应不同尺寸的光缆或光纤单元。然而，基于最常用的尺寸为1mm和1.5mm的吹制光纤单元，其间的弹簧力之差可能足够不明显，从而不需要对偏压弹簧进行任何调节，也不需要对受限马达电流的水平进行任何调节。然而，存在变化程度需要调节弹簧力设置和/或受限电流水平的情况。

本领域技术人员应理解，可使用螺旋弹簧的各种变型，例如板簧，这也落在本发明范围内。然而，螺旋弹簧紧凑且容易调节，因而是优选方案。

图3示出了本发明的吹头20的实施方式的又一视图。这里，打开了壳体22、24的两个部分以示出内部。上驱动轮26示出为连接至上齿轮36。当这两个壳体部分关闭在一起并通过螺钉42固定时，上齿轮的齿与连接至下驱动轮28的下齿轮38的齿接合。在所示的本发明实施方式中，马达(不可见)连接至下驱动轮28，从而在使用中，马达的驱动力经由相应齿轮36和38间接驱动两个驱动轮26和28。该具体的齿轮传动布置有助于提高在使用期间系统对光纤单元的灵敏性和响应。同样，偏压机构30示出为连接至上轮，这是因为在下轮连接至马达时该区域中存在空间。然而，本领域技术人员应意识到对于偏压机构的数量及其确切位置而言，可得到本发明范围内的任何数量的另选布置。

在该图中还示出了吹头的某些其他基本元件，包括空气腔室部分40，空气腔室部分40包括沿其长度延伸的孔膛。在使用中，光纤单元在进口端42处进入吹头，沿着吹头的孔膛前行，并被驱动轮驱动而在驱动轮之间前进从而被驱动到空气腔室的孔膛中。之所以称为空气腔室是因为压缩空气经由通气口(在图1中为附图标记14但在图3中未示出)供给到其孔膛内。光纤单元最终从空气腔室的另一端出现并进入光纤管(未示出)中。

以上所述以及图中的配置仅为了方便说明，并不意味着将设备或方法限制于所用的具体布置或过程。本领域技术人员应理解，所述方法和设备的各种顺序和置换都可能落于所公开的本发明的范围内。

Claims (12)

1、一种吹头，该吹头用于将光纤单元铺设到管中，并包括用于将所述光纤单元驱动到所述管内的驱动装置，该驱动装置具有多个驱动面，其中所述多个驱动面中的一个或多个以预定力朝其他驱动面被弹性偏压，并且其中在使用中所述光纤单元在所述多个驱动面之间运动。

2、根据权利要求1所述的吹头，其中所述驱动装置包括第一驱动面和第二驱动面，所述第一驱动面为第一驱动轮的轮缘表面，该第一驱动轮在使用中连接至动力源，从而可旋转地驱动所述光纤单元经由该吹头进入所述管中。

3、根据权利要求2所述的吹头，其中所述第二驱动面包括第二驱动轮的轮缘表面。

4、根据权利要求3所述的吹头，其中所述第二驱动轮在使用中连接至动力源，从而可旋转地驱动所述光纤单元经由该吹头进入所述管中。

5、根据权利要求2至4中任一项所述的吹头，该吹头还包括偏压装置，该偏压装置对着所述第二驱动面偏压所述第一驱动面，并且其中所述偏压装置是弹簧加载的。

6、根据权利要求5所述的吹头，其中所述偏压装置是螺旋弹簧。

7、根据前述任一权利要求所述的吹头，其中所述驱动装置布置成在使用中响应所述光纤单元的运动中的任何变化。

8、根据权利要求7所述的吹头，其中所述驱动装置在使用中由能够输出受限电流的电马达提供动力。

9、根据前述任一权利要求所述的吹头，该吹头还包括将压缩空气源经由该吹头引向所述管中的装置。

10、一种包括吹头的设备，该吹头用于将光纤单元铺设到管中，并包括用于经由该吹头将所述光纤单元驱动到所述管内的驱动装置，该驱动装置具有多个驱动面，其中所述多个驱动面中的一个或多个以预定力朝其他驱动面被弹性偏压，并且其中在使用中所述光纤单元在所述多个驱动面之间运动。

11、一种将光纤单元铺设到管中的方法，该方法包括以下步骤：

将所述光纤单元插入吹头中；

在多个驱动面之间驱动所述光纤单元通过所述吹头，其中所述多个驱动面中的一个或多个被布置成以预定力朝其他驱动面弹性偏压；以及

利用所述驱动装置将所述光纤单元驱动出所述吹头并驱动其进入与该吹头连接的管中。

12、一种通过实施包括以下步骤的方法而铺设到管中的光纤单元，所述步骤即：

将所述光纤单元插入吹头中；

在多个驱动面之间驱动所述光纤单元通过所述吹头，其中所述多个驱动面中的一个或多个被布置成以预定力朝其他驱动面弹性偏压；以及

利用所述驱动装置将所述光纤单元驱动出所述吹头并驱动其进入与该吹头连接的管中。

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