CN1024950C - 内嵌光纤型组合绝缘器 - Google Patents

Abstract

本发明的内嵌光纤型组合绝缘器在绝缘器的中心轴线部分具有贯穿孔，伸展在贯穿孔中一条光纤以及安置在贯穿孔的两端部分的用于封闭在其中的光纤的无机玻璃。该绝缘器含有保护管，每一个保护管具有与光纤的包层部分的外径基本相等的内径的孔以便允许光纤的包层部分插入其中，每个保护管安置在贯穿孔中的这样一个位置上，在这个位置光纤的包层部分的一部分和包层剥离部分的一部分共存于保护管的每个孔中，以便保护在贯穿孔的两端部中的光纤包层部分与包层剥离部分。

Description

本发明涉及具有端部被无机玻璃密封的内嵌光纤型绝缘器。

至今，已知有各种各样结构的内嵌光纤型组合绝缘器，在它们当中，在绝缘器的贯穿孔的两端用无机玻璃密封光纤的结构必须将光纤的深层（cladding）与无机玻璃相互粘接，因此，连接无机玻璃的光纤部分必须在密封之前去除它的包层（coating）。

即，这种结构的一个例子由附图3所示，其中，当一条光纤23插入穿通绝缘器1的中心轴线部分的贯穿孔22时，这个光纤23的有包层部分23-1被固定在充满了合成橡胶（rubbery    elastomer）或树脂例如硅酮橡胶或环氧树脂的贯穿孔的中部，光纤23的包层去除或剥光部分23-2被用无机玻璃25密封在贯穿孔22的两个端部，使包层部分23-1从无机玻璃25伸出，这个包层剥离部分23-2及从无机玻璃25向外部延伸或伸出部分的光纤23的包层部分23-1直接被由合成橡胶或树脂例如硅酮橡胶或环氧树脂构成的保护层26所保护。包层剥离部分23-2及从无机玻璃25伸出的光纤23的包层部分23-1被充满在无机玻璃25与贯穿孔22中部的无机或耐热的有机胶粘剂层27所保护。

因此，上述内嵌光纤型组合绝缘器的结构有一个问题，即光纤23在包层部分23-1及/或包层剥离部分23-2处如下 面表达的被损坏。

即，作为从外部对光纤23施加的压力，有在封闭操作或末端保护操作中不可避免地产生的一种力，伴随着在贯穿孔22中部及保护层26的合成橡胶或树脂的膨胀和收缩的压力，以及在结束贯穿孔22的端部的保护之后，伴随着对光纤23的处理的力，此如熔合联接，等。

此外，有一个问题即，在用无机玻璃25的方式密封结束之后和对包层剥离部分23-2与从密封部分向外伸出的包层部分23-1的保护结束之前光纤23由于在形成保护的操作期间产生的不可避免的力而损伤。这里还有另一个问题，当由合成橡胶或树脂组成的保护层26直接保护的包层剥离部分与从无机玻璃25的封闭部分向外部伸出的包层部分23-1被挤压时，在这种情况下，由于在使用中温度变化引起的膨胀和收缩，由此而产生的力使得光纤23的伸出部分，尤其是弱机械强度的包层剥离部分23-2被损伤。

还有进一步的问题，即当由耐热有机胶粘剂层27保护包层剥离部分23-2和从密封无机玻璃25向内部伸出的包层部分23-1时，在这种情况下，光纤23被类似损伤。同时，当光纤23的伸出部分被无机胶粘剂层27所保护时，在这种情况下，有一个问题，即这个无机胶粘剂层27是脆的且易于在其中产生气泡，所以不能充分牢固地固定光纤23，且由于在使用中温度变化引起了充满在贯穿孔22中部分的合成橡胶或树脂24的膨胀和收缩由此生产的力作用在光纤23尤其是弱机械强度的包 层剥离部分23-2上，如此，光纤还是受到损伤。

此外，这里还有一个问题，即伴随着充满贯穿孔22中部的合成橡胶或树脂的膨胀和收缩，一种变曲压力作用在胶粘剂27与合成橡胶或树脂之间交接处的光纤23部分上。如此光纤23被损伤。

本发明的一个目的是消除上面提及的那些问题。

本发明的另一个目的是减少光纤在损伤和使用中的损伤率。

本发明的再一个目的在于提供一种具有被改进的光传输特性及光纤寿命被延长的内嵌光纤型绝缘器。

现在，通过本发明上述目的已经达到。

本发明涉及一种内嵌光纤型绝缘器，在绝缘器中心轴线部位具有贯穿孔，一条光纤延伸在贯穿孔中，以及安置在贯穿孔两端用以密封在其中的光纤的无机玻璃，这个绝缘器包含有保护管，每一个保护管其内孔径与光纤包层部分的外径基本相等，以使光纤的包层部分通过这里插入。每一个保护管被安置在贯穿孔中这样一个位置上。在此位置，光纤包层的一部分及光纤包层剥离部分的一部分存在于保护管的每个孔中，以保护在贯穿孔的两端部分的光纤的包层部分与包层剥离部分。

为了更好地理解本发明，参考附图，其中：

图1是所提供的组合绝缘的实例的端部的高压示意图;

图2是根据本发明的保护管的另一个实例的高压示意图;

图3是通常组合绝缘器的实例的一端的高压示意图;

附图中的参考号码。

1…绝缘器

2，22…贯穿孔

3，23…光纤

3-1，23-1…光纤包层部分

3-2，23-2…光纤3的包层剥离部分

4…硅酮橡胶

5，25…无机玻璃

6-1，6-2，12…保护管

7-1，7-2，27…胶粘剂层

8…隔层

9…支座

10…缓冲层

11，26…保护层

24…合成橡胶或树脂

在前面提到的结构中，光纤的包层部分与包层剥离部分是由插入它们的所期望保护管护管所保护，以便，从密封无机玻璃部分伸出的剥光部分可以被固定以及由此可以防止来自外部力量所致的在光纤的剥离部分的损毁。结果，所以减少在组合绝缘器的生产损伤中光纤的损伤比率，组合绝缘器的光纤光传输特性可以被改善，而且组合绝缘器的光纤的寿命可被延长。

更可取的，保护管的内孔具在与光纤的包层外径相紧密邻接的直径或具有与光纤的包层部分的外径部分不大于0.1mm的间隙。如果间隙超过0.1mm，光纤会在保护管的内孔移动， 如此，光纤不能在其中充分地被固定并会被偶然折断。

如果用一胶粘剂比如改性丙烯酸盐胶粘剂或硅酮树脂，等等，光纤被固定在保护管的内孔的内部或端部，来自外部的作用在从密封无机玻璃部分伸出的包层剥离部分上的压力可以进一步被减轻而且可以进一步有效的防止由于作用其上的外部压力而造成的光纤在包层剥离部分的损伤。

如果保护管被固定在绝缘器的贯穿孔中，可以防止来自贯穿孔中保护管的摇动引起的光纤的损伤。如果一个允许光纤自由移动的适当的缓冲层被安置在保护管与贯穿孔中部的合成橡胶或树脂之间，由于光纤可以在大的曲率半径内弯曲，这个半径在合成橡胶或树脂膨胀时大于在保护管与合成橡胶或树脂之间光纤的所允许的最小曲率半径。可以防止光纤的传输损失发生。

这个缓冲层可以是空的，然而，更好是一种绝缘材料，比如硅油，或SF₆气体，等等，由它被加到里面来改善其绝缘性能。

参考图1，所示为本发明的内嵌光纤型组合绝缘器一个实施例的端部的剖面图。

在图1所示的实施例中示出了密封光纤3的结构。它包括包层部分3-1及包层剥离部分3-2，与处于绝缘器1中心轴线上的贯穿孔2中予定的密封无机玻璃部分相对应。剥离部分被剥除其包层。这个密封结构是用硅硐橡胶4在贯穿孔2的中部封闭包层部分3-1，以及用无机玻璃5在贯穿孔2的两端封闭包层剥离部分3-2来完成的。

这个实施例具有一个特性即安置在无机玻璃5的封闭部分的 上下相邻部分的包层部分3-1及包层剥离部分3-2由玻璃或陶瓷保护管6-1，6-2所固定，6-1，6-2保护管更可取的是具有与包层3-1的外径相紧密邻接的内径或者具有比包层3-1的外径不大于0.1mm间隙的内径以及基本上与贯穿孔2的内壁紧度密邻接并能够从这里插入的外径。胶粘剂层7-2，固定在贯穿孔2的隔层（step）部分8上的支座9，以及缓冲层10都要置在下保护管6-2与硅酮橡胶4之间，以及用硅酮橡胶制造的保护层11径由胶粘剂层7-1安置在上保护管6-1上面。

在这个实施例中，光纤3的包层部分3-1是通过使胶粘剂被固定在保护管在6-1（6-2）的内孔或端部，用胶粘剂的方法相类以地固定保护管6-1（6-2）的外周壁以及贯穿孔2。

参考图2，所示为保护管的另一实施例结构，它可以使用于本发明。用在这个实施例的保护管口具有紧接包层部分3-1外径的内径，或者象上述保护管6-1（6-2）一样，具有不超过包层3-1外径0.1mm间隙的内径，因此，恰恰与上述的保护管6-1（6-2）相反具有小于贯穿孔2的内径的外径，如同上述的保护管6-1（6-2）一样这个保护管口也可达到相同效果，因为保护管口的端部是嵌入并固定在无机玻璃5内。

在制造上述结构的本组合绝缘器中，首先，将与密封无机玻璃部分5相对应已予先剥去包层的光纤3插入贯穿孔2。这个光纤3在其包层上予先进行第一层处理（primer treatment）以改善包层对硅酮橡胶4的粘着性。

下一步，硅酮橡胶4在破损处有所期望的抗张强度及足够的伸张度，以便不会由于其热膨胀及收缩而损坏，这种热膨胀和收缩是应用环境中的温度变化而引起的。

然后，为了在硅酮橡胶4与保护管6-1之间提供缓冲层10将支座9安置在贯穿孔的隔层部分8上，一种胶粘被灌入在支座9上，保护管6-2被架置在胶粘剂上，而且这种胶粘剂凝固来形成胶粘剂层7-2。这个缓冲层10最好至少具有10mm厚度。胶粘剂是改性丙烯酸盐树脂或硅酮树脂。

此后，具有收纳光纤3的通孔及在穿孔2中适合光纤插入形状的无机玻璃的焙烧体5被安置在保护管6-2，另一个保护管6-1被安置在无机玻璃焙烧体5上。然后加热这个组合体，熔化无机玻璃的焙烧体5。无机玻璃是热膨胀系数比陶瓷绝缘体的热膨胀系数低的一种玻璃，它可以在尽可能低的温度下熔化。以便减少由密封方法产生的残余压力及以保护封闭玻璃部分的机械强度以对抗在使用环境下伴随温度变化而产生的热压力。

最后，胶粘剂被施加或倾入并被固化在贯穿孔中的保护管上以形成胶粘剂层7-1，而后由合成橡胶弹性体，例如硅酮橡胶，等等，保护层11形成在胶粘剂层7-1上。这种胶粘剂是改性丙烯酸盐树脂中或硅酮树脂。

在这之后，将参考实例更详细地解释本发明。

根据上述的制作方法，本发明的试验编号1-8的内嵌光纤绝缘器以及试验编号9-11的常规结构，被准备或具有或下面 表1所示的结构，测量所准备的组合绝缘器的损坏率与光信号传输特性。

光纤的损坏率（%）是由在贯穿孔的端部的保护损伤结束之后得到的光纤的封闭损伤或处理期间光纤损坏的数目与组合绝缘器所试验的光纤总数比所决定。这个光信号传输特征由装配或完备组合绝缘器时的光信号传输初始损失（以后称为LLST）以及LLST改变伴随着在-20℃至80℃之间范围内温度变化时LLST变化所决定，使用插值法（interpolation    method）在LLST测量的每个水平上，每10个样品的平均值为一个LLST值。此外，为了表示热冲击试验之后的故障比率，热冲击试验的完成的高温80℃30分钟，低温-20℃30分钟为一周期，在每一水平上每次用10个样品且在下列表3中用符号⊙表示故障的%比率，用符号△表示故障率在10-20%，以及用符号×表示故障在30%或超过。这里使用“故障”的意思是光纤损坏或小于50%的LLST。光纤的故障比率在下的表2中示出，光纤光信号传输特性在下面的表3展示。

就象从表2和表3所示的结果中看到的，本发明的试验编号1-8与常规示例的试验9-11相比较，不仅在生产损伤中而且在绝缘的贯穿孔的端部的保护完成之后的处理中减少了损坏率，以及显著减少初始LLST和在所期望的温度范围内的LLST也显著地减少了热冲击试验后的故障比率。

虽然，在上述实施例中所示的只是绝缘器贯穿的一端的封闭结构。绝缘器贯穿孔的另一端当然是相类似的用同样的封闭结构来封闭。

如同前述说明所详细解释的，在本发明的内嵌光纤绝缘器中，光纤的包层部分与包层剥离部分被插入和保护在所期望的保护管中以便固定从密封无机玻璃部分伸出的剥离部分。胶粘剂层被用于使光纤和保护管固定在贯穿孔内壁，由此防止密封无机玻璃伸出的光纤的剥离部分受到外部力量的直接作用，因此，由来自外部力引起的光纤在剥离部分的损坏可以被防止发生。结果，光纤在生产损伤和处理损伤期间的损坏率可以被减少，可以改善光信号传输特征，可以延长光纤的寿命。

由于采用允许光纤在密封璃璃部分与在贯穿孔中部的合成橡胶或树脂之间自由移动的缓冲层的措施可以防止伴随着合成橡胶或树脂的热膨胀和收缩的光信号传输中的损耗的增加。

虽然本发结合特殊的实例和数值加以发明但是对于那些在本领域中技术熟练的人们来说当然是显而易见的，即在不脱离由附后的权利要求所限定的本发明的广泛的精神和方面的情况下，它的各种变化和修正都是可能的。

Claims (3)

1、一种内嵌光纤型组合绝缘器(10)，它具有在绝缘器中轴线部分上的贯穿孔，在贯穿孔中伸展的一条光纤，以及安置在贯穿孔的两端用以把光纤封闭在其中的无机玻璃，其特征在于该绝缘器包括有保护管其每一个保护管具有与光纤的包层部分的外径基本相等的内径的孔以便允许光纤包层插入其中，每一个保护管被安置在贯穿孔中的这样一个位置上，在这个位置光纤的包层部分的一部分和光纤的包层剥离部分的一部分存在于保护管的每个孔中以保护贯穿孔的两端中的光纤包层部分和包层剥离部分。

2、如权利要求1所定义的内嵌光纤型组合绝缘器，其进一步组成为一个安置在保护管中的缓冲层用于固定保护管中的光纤及将其固定到贯穿孔。

3、如权利要求1所定义的一种内嵌光纤型组合绝缘器，其进一步组成有安置在贯穿孔的中轴线部分中的封闭合成橡胶或树脂用于提供允许光纤在无机玻璃与合成橡胶或树脂之间自由移动的缓冲层。

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