CN1028564C - 具有增强纤维通路的全绝缘光纤电缆 - Google Patents

Abstract

一种全绝缘电缆，包括线芯(21)，它是由一组光纤传输媒质(24-24)组成的。线芯由塑料材料制成的线芯管件(34)加以封装，并在线芯管件内提供阻水措施。阻水带(44)可提供到线芯管件的外表面，并将塑料护套挤压在其上。放在护套和线芯管件之间的是两个径向相对的加强件(60-60)，其中每组可由玻璃纤维制成。至少每种中的一根加强件(62)是棒状。每组剩余的加强件是相对柔软的粗纱(64-64)。加强件的配置及所具有的刚性模量，有效地减小了作用于粗纱上的拉伸应变。

Description

本发明涉及一种具有增强纤维通路的全绝缘光纤电缆。

已研制用于光纤的电缆结构包括松管，和松束电缆。在光通信电缆的早期型式中，一组不超过12根的光纤被封装在一挤出的塑料管内，从而形成称作松管的单元。一组这些管件单元被封装在一普通挤出的塑料管内，并用护套系统加以密封。每个单元均在生产线上制成，并被编目，直到它与另一生产线上制成其它单元绞合，在另一生产线上也同样提供塑料护套。

仍要寻求的是用于光纤传输的电缆，其光纤应与绞合单元分离，并阻止可能导致光纤弯曲损耗的过度应力的引入。在美国专利US4826278中公开了满足这些要求的电缆，该电缆包括不打算绞合以形成单元的并一起组装在线芯中的一组光纤，该光纤是沿电缆的纵轴方向伸展的，并且称之为松束。由塑料材料制成的一段管子封装了单元组，并与电缆的纵轴是平行的。光纤组的横截面积与管件内的横截面积的比是可以控制的。

用于刚才表述过的电缆的护套系统可以是美国专利US4241979所公开的一种。将可螺旋绕包加强件的衬垫件加在塑料挤出的内外护套之间，用以控制由外护套来封装强度件的程度。电缆包括两层分离的金属加强件层，它们是以相反方向螺旋绕包的。在所承受的拉伸负载下，可以设计这两层加强件层产生大小相等方向相反的力矩，来确保电缆不存在扭曲。有利的是强度件不仅能提供电缆以必要的强度特性，而且还加强了护套，以及有助于保护光纤不受外界 影响。该护套系统还可以用只采用一层的金属加强件层来替换。见美国专利US4765712。

在护套层而不是电缆芯中嵌入加强件还提供了一复合增强管，它导致了紧凑的结构，并增强了纤维的保护。在上述护套内的加强件层是在护套内螺旋绕包的，以便在弯曲过程中使其柔软和稳定，它还允许无扭结的致密弯曲半径。

在现有技术中，在如前所述的US4241979中的护套金属线，可称为交叉帘布层护套，可以用玻璃纤维或棒状件来替代。棒状元件可承受预计的压力以及拉伸负荷。当在最初的护套材料收缩和热循环过程中电缆收缩会出现压力负荷。然而，用玻璃棒来代替金属加强件增加了电缆成本，并且棒的绞合持续要求相对低的生产线速度。

虽然美国专利US4241979和US4765712的护套系统满足了许多用户需要，但为了提供增强的护套入口还要继续努力寻求可供选择的方案。在现有技术电缆中，加强件的数量通常是高的。由于光纤通信广泛用于环路配线网络，为了接合的目的将要求通常的护套入口进入锥形网络。用于所谓环路的电缆必须提供便利的入口。如果电缆在它的护套中包含加强件层，那么在持续提供适当加强特性的同时，其加强件层数必须尽可能的减少。

可提供增强的或所谓进入线芯的快速入口的电缆在美国专利US4844575中加以了描述。该光纤电缆包括一至少一根光纤组成的线芯，和由塑料材料制成并封装线芯的管件，由塑料材料制成的护套封装了该管件。在最佳实施例中，电缆还包括加强件系统，该系统包括两层方向相反线性伸展的金属加强件层，它是设置在与管件相邻并与线芯的轴向平行伸展的位置上。由于加强件层不是螺旋绕 包在管件，因此制造过程中不需要包括相对笨重的旋转供给设备。加强件具有足够和抗拉的抗压强度，并且它与护套充分联接以提供一复合结构，该结构可有效地阻止电缆的压缩，并且提供给电缆以适当的强度特性。

另外，长期以来一直需要一种全绝缘电缆结构。该电缆将从建筑管道延伸到使用分配点，该电缆避免了在接合点接地连接的需要，因这可能增加电缆安装的费用。进一步来说，所寻找的全绝缘电缆将基本上降低了雷击的可能性。

另一方面考虑是关于电缆横截面积的尺寸。如果前述US4844575中的电缆的两层金属加强件层的每层都是用绝缘材料制成的来替代，那么它的横截面的增加，将使电缆的横截面也要增加。

在US4743085中，电缆在其护套系统内包括两层绝缘加强件层，其护套系统具有相对柔软的所有内层部分和部分外层。在外层所含的加强件层具有相对的刚性，它可承受预计的压缩以及拉伸负荷。压缩负荷的出现是在护套材料最初的收缩、弯曲和热循环过程中电缆趋于收缩的时候。虽然该电缆是全绝缘的，但它包括了许多加强件，并且缺乏局部区域网络使用所需要的快速护套入口特性。

所需要的并未在现有技术中出现过的电缆是一种全绝缘电缆，该电缆具有所需特性，以及相对有效的生产投资。最好是，所寻求电缆的加强件是设置在其护套系统中。进一步来说，由于该电缆对用于局部环路将是强有力的候选者，那么所寻求的电缆应该具有便于快速线芯进入的护套系统。

本发明的电缆克服了上述现有技术中的问题。具有增强纤维通路的全绝缘通信电缆，包括一至少由一根光纤传输介质组成的线芯， 和封装该线芯的线芯管。由塑料材料制成的护套封装了该线芯管。

电缆还包括加强件系统，该系统是由一组放置在线芯管和护套外表面之间轴向伸展的加强件组成的。由绝缘材料制成的加强件可几何安置，并具有刚性模量可使其与电缆护套很好结合，从而使电缆在弯曲过程中具有最佳的弯曲中性面，这样可有效地减小分布在电缆上的应变能量。在最佳实施例中，加强件系统由第一和第二组径向相反的加强件组成，它是设置在线芯管与护套外表面之间并与线芯管相邻的位置上。加强件是由绝缘材料制成的，其每组均包括棒状轴向伸展元件，并且包括至少两根相对柔软的元件，它是设置在具有棒状元件的预定组中。最好是，可耐弯曲的元件是棒状的，并且是由玻璃纤维丝组成，而其它加强件是相对柔软的，并且也是由玻璃丝组成的。

图1是本发明光纤电缆的示意图;

图2是图1电缆的端视图;

图3和图4本发明电缆其线芯包含有光纤带的示意图和端视图;

图5-10是本发明电缆各种实施例的端视图。

现参照图1和图2，它示出了本发明光纤电缆20的最佳实施例。光纤电缆包含线芯21，它是由一根或多根光纤24-24组成。每根光纤包括一芯件和一覆盖层。光纤24-24可以通过改进的化学气相沉积法制成，例如，如美国专利US4217027中所公开的，它是在1980年8月12日以J.B.MaChesney和P.O′Connor的名义发表的。进一步来说，每根光纤24-24包含一或多层覆盖层。应该理解在这里的术语光纤涉及的是纤维本身以及施加在其上的任何覆盖层。

线芯21是一组单元组成，每个单元通常是用数字22来标示，并 且包括一组单独的光纤24-24，每个单元22的光纤24-24通常带子26而束在一起。每个单元22-22或是绞合的、或是不绞合的，也就是，单元总是以平行于电缆的轴向29的方向伸展，或是以一定绞距而形成。

可以理解包含在最佳实施例的每个单元22-22中的光纤24-24不用绞合在一起进行组装，此外，每个单元本身以无限的敷设长度进行组装。光纤可以沿单元部分进行波动，从而使每根光纤所具有的长度至少要比其封装护套系统的长度略大。这样将防止了在电缆制造、安装和运行过程中作用于光纤24-24上的过度应变。

在图1和图2中可以进一步看到，单元组被封装在管件34中。在最佳实施例中由绝缘材料如聚氯乙烯或聚乙烯制成的管件34包含有各个未装管的捆扎单元，并且通常平行于轴29而伸展。

线芯的重要特征就是它的安装密度，安装密度可以定义为包括有任何覆盖层的光纤横截面积与由管件34封装的总横截面积之间的比值。如果安装密度太高，那么在线芯内光纤不能在管件34的横截面内横向充分移动，也就不能减小可能在弯曲时所出现的应力。最大的安装密度最好是约0.5。

图1电缆20的另一实施例描绘在图3和图4中。在所示出的电缆中，线芯是由一组带子37-37组成的，特别是：每根带子是由约12根光纤24-24组成的。

还有，在图1和图2所示实施例中，在单元和管件34之间的单元22-22和线芯21可以用适合的阻水材料38来填充。可以确定在光纤电缆中，填充成份必须起到使光纤处于相对低的应力状态的作用。该材料是一种胶质颗粒填充油脂成份，它在美国专利US4701016中 予以了公开。

最好的阻水材料是一种由两种主要成分组成的复合物，即油和凝胶剂，如胶质颗粒，并且还可优选一种阻漏剂。阻水复合物还可包括一种热氧化稳定剂。

当较低的应力施加到油脂上时，材料基本上起着类似固体材料的作用。如果应力是在临界值以上时，那么粘度迅速降低并且材料流出。粘度的降低基本上是可逆的，这是由于填充颗粒之间网络连接的破裂所造成的，并且这些连接可以随着超临界应力的排除恢复。

电缆填充或防水材料，尤其是光纤电缆填充混合物，应满足各种要求。其中所要求的是，电缆的物理特性在相当宽的温度范围，如约-40°F到约160°F，仍保持在可接受的限度内。还可要求填充材料在上述温度范围施加应力时可以使油相对自由地从凝胶体中分离。用于光纤电缆的填充材料还应该具有相对低的切变模量，Ge。按照现有技术，切变模量是光纤电缆填充材料的临界材料参数，因为可以确信它将直接关系到微弯曲的损耗量。

至少对于某些应用，低值的填充材料切变模量不能足以保证低的敷设损耗，还需要控制进一步的参数，临界屈服应力，。有利的是，用于填充本发明电缆线芯的阻水材料38在足够低的应力下屈服，以致使光纤24-24和单元22-22在电缆受到拉伸或弯曲时可以在线芯内移动。填充材料允许光纤在管件34内自由移动，管件34降低并减小了应力，以及延长了光纤的寿命。典型地，在20℃时进行测量，填充材料38的临界屈服应力不大于约70Pa，其切变模量在20℃时小于约13KPa。

封装线芯21和管件34的是护套系统，它是由数字40来表示的， 护套系统40包括全绝缘加强件系统42，带44和外塑料护套46。在图1的最佳实施例中，带44是一种吸水带，如由Grain加工公司生产的阻水层压带（Waterlock^TMLaminate），它是采用纵包绕包在管件34上。在图1的电缆中，防止护套46附着到管件34上的带44还可以由无纺聚酯材料制成。塑料护套46通常是由聚乙烯材料制成。可以由KEVLAR塑料制成的拉绳45的采用有利于护套的去除。

对于图1所示的一电缆实施例，管件34具有约0.61cm的外径，吸水带44具有约0.038cm的厚度，并且护套具有约1.14cm的外径。

电缆20的加强件系统42必须满足几个指标。首先，加强件系统必须足以与护套接合以提供一复合结构，从而可有效阻止电缆的轴向压缩。它还防止了电缆护套冷却时进行生产和电缆在低温环境下运行过程中由于压缩所造成的过度弯曲损耗。刚性可定义为每单位应变所承载荷。其次，同护套46结合在一起的加强件系统还必须具有足够的抗拉和抗压强度，还要以最小的横截面来控制在弯曲、拉伸以及安装负荷过程中，如拉入管道中，而引起的应变。还有，加强件系统还必须给予电缆以柔韧性，和减少其横截面的不必要的增加，这可与具有金属加强件的电缆相比。

最佳实施例的加强件系统42不仅是全绝缘的，而且它还为电缆20提供了所需的机械特性。在最佳实施例中，加强件系统42包括两组加强件60-60，它是设置在与管件34相邻的位置，并且实质上是用护套46来封装的。由于采用了两组加强件，虽然为此采用了绝缘材料，但电缆所需的横截面尺寸将不会增加。进一步来说，在最佳实施例中，加强件组是与带44具有很好的接合。两组加强件是径向相对的，并以与纵轴29相同的方向线性伸展。其以相同方向直线性伸 展意味着，每组加强件均是直线的，并基本平行于纵轴29而伸展，由此避免了系统中的缺点，如螺旋绕包在线芯上的加强件。每个组件60-60均包含一相对硬的棒状件62，和两个相对柔软的部件64-64。

每个相对硬的部件62均是由相对刚性的棒状件组成的，它可由玻璃纤维以纱或粗纱的形式制成，并可用树脂材料进行浸渍。这样的玻璃棒工业上可采用Air    Logistics公司的产品。每个相对柔软的加强件64-64均是由玻璃纤维部件组成的，如由Air    Logistics公司销售的玻璃粗纱或纱，例如，公司说明书叙述的E型玻璃带（E-glass    tape）。每根粗纱的特征在于其相对高的抗拉强度和相对低的抗压缩强度。

需要注意的是，最佳实施例中的每个棒状部件62-62和每个相对柔软的加强件64-64均是由E型玻璃纤维丝制成的基层组成的。为了最佳实施例的加强件62-62，基层用环氧树脂材料浸渍。这使得基层变得相对较硬并能承受预期的压缩以及拉伸应力。所预计的压缩应力包括热循环的护套材料最初的压缩引入的应力。在最佳实施例中，每个棒状加强件62的特征在于具有相对高的抗拉强度。在最佳实施例中，每个粗纱64均是用尿烷材料浸渍的。

为了使电缆具有合适的加强特性，加强件系统必须控制与护套46的接合。所需的加强件与护套的接合是为了提供所要求的复合结构。应该理解，外护套46的塑料封装了加强件部分并与之接合。

加强件部分与阻水材料层44的内部接合使得加强件预定表面不能足以同用来包绕护套的塑料挤压层的接合。这样的设置有助于控制护套一加强件的接合，致使加强件可以明显的在局部电缆弯曲过程 中相对于护套塑料滑动。

所作的进一步改进就是控制加强件与护套46的接合。在最佳实施例中，每个加强件62-62和64-64均提供了一层涂覆材料，它是由乙烯丙烯酸（EAA）组成的，该材料可采用Dow化学公司的产品。最好的EAA是EAA    Resin459。涂覆材料使得加强件适合于同塑料护套46的接合。

还比较有利的是，加强件与阻水材料层44的接合增强了电缆的阻水能力。纵向水流会沿伸展的加强件出现。如果加强件不与阻水材料接合，那么阻水材料将不能有效阻止纵向水流。

在制造过程中，要使加强件在拉伸状态下设置在管件34的周围，使得加强件的内表面部分与层44互相接合。然后将护套46挤压在加强件上。加强件与层44之间的接合从而阻止了挤压在其表面部分的护套塑料的流动，以致防止了其它表面的封装。

防止了这些表面的封装在增强加强件的拉伸强度方面具有很小的效果。当挤压的塑料护套46材料在制造过程中冷却时，它使至少部分加强件形成致密的配合。对于同管件或层44接合的加强件，护套通常形成拼合型环。这种设置实质上减小了加强件相对于护套作的圆周运动，并且致使在局部弯曲时，加强件在纵向上相对于护套作相对运动更为容易。

本发明电缆的加强件与护套46之间的充分接合，保证了在电缆整个长度上的纵向上加强件与护套之间的复合结构特性，从而有效地阻止了电缆的压缩。电缆的压缩可能出现在最初的塑料护套材料压缩过程中，和暴露在-40°F低的温度过程中。本发明电缆提供了优异光学特性，即在-40°F低的温度下不增加任何损耗。

所构成的电缆20是用来控制在弯曲过程中的应变能量。在纯电缆弯曲过程中，沿电缆的长度上有-零应力和应变的曲面。在电缆的截面图中，该曲面可以在边界上看到，并且通过截面呈现出一条线，该线被称作中性轴，并以图中的NA来表示。对于轴对称电缆设计，如具有中心加强件的电缆或在其护套系统有一组螺旋绕包的加强件，在弯曲过程中将没有中性轴的最佳取向，即在任何方向上不要求或多或少的能量来弯曲电缆。而非轴对称结构，如径向相对线性伸展的加强件组，它具有最佳的中性轴取向，它限定了最佳的弯曲表面，其用来弯曲电缆所需的能量是极小的。

最佳实施例电缆的加强件系统42的特征在于具有不同的压缩和抗伸强度，它造成电缆以预定方式弯曲，并由此减小了弯曲过程中的应变能量。电缆20在受到弯曲力矩时，会造成其本身的扭曲和重新取向，以致电缆弯曲了中性面，使其中的纤维不能在弯曲过程中承受应变。中性面是通过加强件系统伸展的，而更多的是不通过电缆的几何中心。这种重新取向直接归结于加强件系统部分的压缩和抗拉强度。

对于具有两组径向相对线性伸展加强件的电缆结构，如美国专利US4844575先前公开的，减小弯曲电缆所需能量的最佳取向是中性轴要通过两组加强件的中央。最佳的弯曲面是沿电缆的纵轴在零应力和应变曲面上并在每点上与弯曲中性轴垂直。如果电缆在弯曲过程中受到抑制，那么弯曲电缆就要求更大的能量，并且只要抑制力存在，电缆就要呈现中性平衡位置。如果抑制力除去，弯曲的电缆呈现出其本身不稳定的平衡状态，并且通过轴向扭曲使其本身取向到稳定的位置，从而使中性轴移动到最佳取向。

众所周知，电缆通常是以所限定的方式弯曲的，它通常包括在护套、喇叭口和管道所遇弯路处的弯曲所造成的明显摩擦负荷。在弯曲的某侧端部抑制力以及表面摩擦力均可提供抑制力，该力阻止了电缆的扭曲，并且不能使其本身重新取向到弯曲的最佳平面上。

在先前美国专利US4844575所公开的电缆中，两组径向相对的加强件具有预定的相当高的抗拉和压缩强度。每个加强件的压缩强度越接近于它的抗拉强度，如出现在高强度钢加强件上，那么所产生用以克服抑制力的扭曲力就越大。还有，中性轴也将更易保留在电缆截面的中心。当处于非最佳面上的电缆弯曲时，那么所需的能量要比其处于最佳面上的能量大，由此延长了被拉伸的部件，并缩短了相对受压部件。因此，抑制力为保持电缆处于中性平衡必须具有相等或较大的数量。换句话说，如果限制了抑制力的数量，如通常由于摩擦力的情况，那么较大的可能性是具有两个金属棒状加强件的电缆将克服这些力，并本身重新取向到最佳平面，由此减少了完成弯曲形状所必需的安装力。

在抑制力不可克服的情况下，具有两个相等抗拉和压缩强度的加强件的电缆将基本平衡于拉伸和压缩应变，因此中性轴将继续通过电缆线芯的中心。由此线芯21中的光纤24-24将经受平均为零的应变，避免了任何由于微小弯曲对光学性能所造成的威胁。

因此，具有相等抗拉和压缩强度的两个金属加强件的电缆实质上增强了克服任何抑制力的能力，在非优选表面由扭曲和其自身重新取向所进行的弯曲是为了减小提高弯曲所引入的能量，其中加强件具有相对低的压缩模量。还将持续为线芯和纤维保持有利的应变环境，尽管抑制力大到足以消除扭曲和重新取向。然而，所缺少的正 是该电缆的全绝缘特性。因此所需的加强件系统就是这种全绝缘特性。因此所需的加强件系统就是这种全绝缘的，它不会对光纤造成任何不利影响。

在本发明的电缆中，全绝缘加强件系统的设置是为了控制弯曲中性轴的位置。它起到了避免电缆弯曲时加强件受到过度应变。

还记得在最佳实施例中，加强件系统是由两组加强件组成的。每组至少包括两个相对柔软的部件，它可以是用塑料材料浸渍的粗纱。还有每组可包括一棒状部件，如玻璃增强部件。

至少加强件的几何位置和它们的结构，即无论它们是棒状部件还是粗纱，都需要控制任何中性轴的位移，以避免作用于粗纱上的过度应变。在某些实施例中，所设置的加强件系统就是为了减小任何从几何轴到中性轴的位移。任何中性轴的位移是由粗纱和棒的相对强度所决定的。棒和粗纱的拉伸强度基本上是相等的。可是，粗纱基本没有压缩强度。棒62-62是能够承受拉伸和压缩负荷的。

为了更好的理解本发明电缆的加强件系统，考虑几种设置是有益的。首先，再考虑一下图2最佳实施例的结构，其中每组加强件在毗连的棒状件62的侧面包括两个粗纱64-64，每组棒状件均是径向相对于另一组棒状件，每组的粗纱都是径向相对于另一组的粗纱。还要注意的是每组加强件实质上保证了同线芯管件的接合。在最佳实施例中，粗纱和棒尽可能互相靠近的放置，并靠近几何轴，从而减小应变。

在示于图2的电缆中，弯曲的中性面是通过径向相对的加强件组伸展的。由于有了这样的结构，电缆可以在中性平面的任何方向上弯曲。由于电缆沿中性轴弯曲，那么弯曲电缆的最外层粗纱处于拉 伸，而最里层的粗纱处于压缩负荷。由于它们不具有压缩强度，最里层的粗纱会弯曲，而其它两个处于拉伸的粗纱会对移动到中性面起作用，其中中性面会位移到棒62-62和处于拉伸的那些粗纱64-64之间的位置。中性轴会远离几何轴而位移到处于拉伸的粗纱上，以平衡拉伸和压缩的弯曲图形。当电缆暴露于相当高的温度下时，则处于弯曲而承受拉伸应力的粗纱会对移动到中性轴起作用。通过棒62-62和粗纱64-64的邻接关系和在整个预计温度范围内仍保持的护套的机械强度就可以防止这种移动。

具有两组加强件的电缆，其每组包括一个棒72和两个粗纱74和76，其中每组的中间部件是粗纱，并且其它粗纱均是径向相对于棒状部件，这些均在图5中示出。最好是电缆70采用使粗纱74-74和76-76处于压缩的方式弯曲。该种最佳的弯曲使中性轴位移到图5所示的近似位置，从而平衡了拉伸和压缩区域，并且避免了最外层粗纱上的过度应变。

在图5所示设计中，图1和图2的每组60的棒状加强件被用粗纱替换了，并且在几何轴的同侧上粗纱的位置交换了。在图5的实施例中，如果粗纱74-74和76-76处于压缩，并且电缆以弯曲的最佳方向弯曲时，那么它们将不会使粗纱趋于移动。当然，任何移动均取决于粗纱的相对拉伸的压缩强度。如果拉伸强度等于压缩强度，那么图1和5的电缆之间就其性能来说将基本没有什么不同的。但是，由于电缆20和70的粗纱拉伸强度和压缩强度的不相等，使中性轴位移到棒72-72和相邻粗纱74-74之间的近似位置。实际上，中性轴的移动是为了平衡棒72-72弯曲图的压缩和拉伸部分，另一方面，如果电缆以除最佳方向以外的其它方向弯曲时，会使粗纱74-74和 76-76处于拉伸，并且棒72-72处于压缩，中性轴将会位移以平衡弯曲图形的拉伸和压缩部分。这可能会造成外层的粗纱76-76承受过度的应变，这对于电缆的高温特性将是有害的。

再有，电缆80的每组可包括棒状加强件82和两个粗纱件84和86，其中两个棒状件设置在每组的外层，并且它们互相是径向相对的（见图6）。另外，加强件的数量和它们在电缆80内的位置致使中性轴造成弯曲的最佳面，使弯曲减小时，应变能量作用于电缆上。

电缆90的每组加强件还可以由3个粗纱92、94和96组成（见图7）。在弯曲过程中，中性轴位移到处层粗纱96-96和粗纱94-94之间的近似位置上。中性轴的位移是为了平衡分布于图中的相对于压缩部分的拉伸部分，而其中的压缩部分现必须由护套系统的其它部分来承受，如，塑料护套46和管件34。

重要的是，加强件的材料以及它们同具有拉伸和压缩物性的护套系统的共同设置，以减小作用于每个加强件上的应变能量。例如，如果将加强件分开放置，那么弯曲过程中在电缆拉伸侧上的粗纱要经受过度应变。进一步来说，采用棒和粗纱的结合以便控制压缩。

根据本发明，还可以提供其它的加强件几何排布。例如，图8所示的电缆100，它包括线芯21，线芯管件34和以粗纱102、104和106形成的三个加强件。电缆100的粗纱不组合在一起，但设置要使电缆100具有最佳弯曲面，以减小应变能量和加强件移动的趋势。最佳弯曲面应当使粗纱104和106处于压缩，如所示，使中性轴位移到粗纱102的附近。另一个实施例是在图9中所描绘的电缆110，该电缆包括两个棒状加强件112和114，以及三个粗纱件116、118和119。如本发明的其它电缆一样，图9的加强件的设置使得同护套结合， 致使电缆具有最佳弯曲面，它造成了处于拉伸的粗纱足以靠近于中性轴以减小应变能量。

在图10中示出了电缆120，它包括两个棒状加强件122-122，并且它们均是由绝缘材料制成。这里，棒状加强件的放置和与护套系统的其它元件的结合，是为了减小在弯曲过程中作用于暴露的电缆上的应变能量。

有利的是，本设计的电缆实质上提供了与轴对称结构的电缆对线芯21中的光纤相同的保护。这些在纯弯曲的前述中的优点还扩展到对于电缆的通常安装负荷，它不仅包括电缆的弯曲，还包括拉伸。由于加强件位置致使优先了弯曲、减小了应变并提供了柔软性和稳定性，因而电缆20的结构不要求螺旋覆盖形。优先弯曲是通过局部扭曲来完成的，这对于用户来说是不明显的，对于任何安装均不需要特殊的安装程序。大量的试验表明不管弯曲的方向，在任何预计的附加拉伸和扭曲组合负荷下，电缆将局部扭曲，从而保持了通过加强件系统和线芯的中性轴，减小了纤维应变。由于电缆没有螺旋覆盖层，那么在电缆拉紧安装过程中，加强件将不会趋于扭曲。对于安装过程中外部所施加的扭曲，扭转的稳定性是通过电缆的复合结构提供的。

在最佳实施例中，棒状件62-62位中性面，距电缆中心距很小，这是为了限定弯曲应变和控制弯曲的柔软性。为了保持柔软性而设置在两个棒的侧面的四根玻璃粗纱增加了拉伸强度。加强件的选择和位置提供了弯曲柔软性，并且沿缓和的护套入口具有机械完整性和拉伸刚性及强度。

本发明的电缆由其它观点来看也是优良的。首先，电缆是全绝 缘的，因此可很好的适用于雷电多发区域。其次，该电缆的结构避免了包含接地装置的必要性。再有，所采用的材料具有与光纤相配合的膨胀和压缩系数。因此该电缆设计是热稳定的。

本发明的电缆是紧凑而轻便的，由于所有加强件均与护套接合，整个护套起着复合单元的作用，便于安装时的操作。电缆具有适合的耐挤压特性，并且允许紧密的弯曲和扭曲，而没有扭结和皱折。通过线芯和护套还提供了优异的阻水特性。

正如先前所讨论的，环路中的光纤传输可采用类似于电铜厂的锥形网络，这需要常见的分支接头和常见的护套入口。本发明的电缆20-20提供了这种需要。本发明的电缆结构简化了护套入口，减少了现场安装时间。

对于全绝缘护套系统40，紧护套中部下线入口可不切断加强件而制成。设置在与玻璃棒相邻位置上的两根拉绳45-45通过切削约两寸的棒外护套而裸露出来。然后通过棒的导引拉曳拉绳可将外护套割为两半，等分护套沿阻水带44被从线芯管件上剥离，并使连续的加强件放出。这裸露了电缆线芯，为光纤提供了直接通路。

本发明的电缆已经受了机械寿命试验的考验，保证了现场上优良的机械性能。可以看到本发明的电缆满足并超过了所有这些要求。

本发明的电缆20-20还经受了实验室中的两次破坏性掩埋模拟试验：棱形试验和动态挤压试验，这些超过正常负荷能力的电缆误用试验，模拟了在掩埋安装过程中不适当和不寻常的电缆开沟槽的过程。在这二试验中，电缆20-20达到或超过了交叉帘布设计的性能。

可以理解上述的方案是发明的简要说明，其它方案可以由本技 术领域的普通专业人员提出，但它们将包括了本发明的原理，并且落入本发明的精神和范围。

Claims (16)

1、一种全绝缘光纤电缆，所述电缆包括：

一个线芯，至少包括一根光纤传输媒质；

封装所述线芯的线芯管件；

由塑料材料制成并封装所述线芯管件的护套，

其特征在于，该电缆还包括：

加强件系统，它包括第一和第二径向相对的加强件组，它们是设置在所述线芯管件和与之相邻的所述护套外表面之间，并且由绝缘材料制成，每个所述组包括一棒状纵向伸展部件，和至少两根相对柔软部件，加强件通常沿圆周设置，该圆周的直径要比所述线芯管件的外表面的直径大，加强件组之间是相互径向相对的。

2、权利要求1的电缆，其特征在于，每个所述加强件包括纤维玻璃材料，该材料已用树脂材料浸渍过。

3、权利要求2的电缆，其特征在于，每根棒状部件是一种已浸有环氧树脂材料的纤维玻璃材料。

4、权利要求2的电缆，其特征在于，每根所述相对柔软部件包括已浸有尿烷材料的纤维玻璃材料。

5、权利要求2的电缆，其特征在于，每根所述相对柔软的加强件包括已浸有尿烷材料的纱状材料。

6、权利要求1的电缆，其特征在于，每组加强件包括一棒状部件和两个相对柔软部件，一组的每个柔软部件径向相对于另一组的柔软部件。

7、权利要求1的电缆，其特征在于，每组加强件包括一棒状部件和两个相对柔软部件，一组的一个柔软部件设置在径向相对于所述另一组的柔软部件位置上，并且每组的另一柔软部件设置在径向相对于所述另一组的棒状部件的位置上。

8、权利要求1的电缆，其特征在于，各所述加强件与所述线芯管件保持接合。

9、权利要求8的电缆，其特征在于，各所述组的所述加强件互相接合。

10、权利要求1的电缆，其特征在于，每组加强件包括一棒状部件和两个相对柔软部件，每组的一个柔软部件设置在同组的另一柔软部件和棒状部件之间，并且每组其它相对柔软部件是相互径向相对的。

11、一种全绝缘光纤电缆，所述电缆包括：

一个线芯，至少包括一根光纤传输媒质;

封装所述线芯的线芯管件;

由塑料材料制成并封装所述线芯管件的护套，

其特征在于，该电缆还包括：

加强件系统，它包括多个棒状纵向伸展的加强部件，它们是配置在所述线芯管件和与所述护套外表面之间，它们由绝缘材料制成，并且可以不对称的方式几何安置在横切线芯管件的纵轴的所述护套的横截面内，所述加强部件这样配置并具有弹性模量，使加强部件与至少制成所述护套用的材料结合，从而使所述电缆在弯曲过程中具有最佳弯曲面，并且减小所述电缆受到的应变能量，所述加强件系统使得各所述加强部件具有有效的受张弹性模量，该有效的受张弹性模量从一个等于有效的受压弹性模量的值改变到一个显著大于有效的受压弹性模量的值;

所述光纤在电缆弯曲时，能在所述线芯管件中移动到一些位置，这些位置未必沿着弯曲中性面配置。

12、权利要求11的电缆，其特征在于，每根棒状部件是一种已浸有环氧树脂材料的纤维玻璃材料。

13、一种全绝缘光纤电缆，所述电缆包括：

一个线芯，至少包括一根光纤传输媒质;

封装所述线芯的线芯管件;

由塑料材料制成并封装所述线芯管件的护套，

其特征在于，该电缆还包括：

加强件系统，它包括至少一个棒状纵向伸展的加强部件和至少一个相对柔软的加强部件，这些部件是配置在所述线芯管件和与所述护套外表面之间，它们由绝缘材料制成，并且可以不对称的方式几何安置在横切线芯管件的纵轴的所述护套的横截面内，所述加强部件这样配置并具有弹性模量，使加强部件与至少制成所述护套用的材料结合，从而使所述电缆在弯曲过程中具有最佳弯曲面，并且减小所述电缆受到的应变能量，所述加强件系统使得各所述加强部件具有有效的受张弹性模量，该有效的受张弹性模量从一个等于有效的受压弹性模量的值改变到一个显著大于有效的受压弹性模量的值;

所述光纤在电缆弯曲时，能在所述线芯管件中移动到一些位置，这些位置未必沿着弯曲中性面配置。

14、权利要求13的电缆，其特征在于，每根棒状部件是一种已浸有环氧树脂材料的纤维玻璃材料。

15、权利要求13的电缆，其特征在于，每根所述相对柔软部件包括已浸有尿烷材料的纤维玻璃材料。

16、权利要求13的电缆，其特征在于，每根所述相对柔软的加强件包括已浸有尿烷材料的纱状材料。

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