CN103765713B - 用于具有优先弯曲的电缆的悬垂线夹 - Google Patents

Abstract

公开用于具有优先弯曲的光缆的悬垂线夹。悬垂线夹包括主体，所述主体具有夹紧区域与邻近夹紧区域的第一半径R1和邻近第一半径R1的第二半径R2，其中第一半径大于第二半径R2。在一个实施方式中，悬垂线夹由具有附接结构的第一（上）部分和第二（下）部分形成，其中主体通常关于夹紧区域对称。

Description

用于具有优先弯曲的电缆的悬垂线夹

相关申请案

本申请案根据专利法请求2011年8月17日申请的美国临时申请案第61/524,352号的优先权权利，本文依赖所述申请案的内容且所述申请案的内容全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开案针对用于架空光缆的悬垂线夹。更具体来说，本公开案针对用于具有优先弯曲的架空光缆的悬垂线夹。

背景技术

光纤越来越多地用于各种应用，包括(但不限于)宽带语音、视频和数据传输。光学网络可将光缆用于架空和/或埋设应用，并且每一光学网络具有特殊需求。例如，架空应用需要硬件，例如，用于在自身重量张力连同任何环境影响下悬挂电缆的线夹。

使用关于自身弯曲轴具有大体均匀惯性矩的圆形电缆的架空设施通常使用悬垂线夹，所述悬垂线夹具有弹性体嵌件和/或线夹末端处的轴对称半径特征结构，所述末端在电缆退出线夹的情况下帮助控制电缆的弯曲半径。然而，具有优先弯曲特征的电缆具有不同需求，由于电缆关于电缆的弯曲轴具有不同惯性矩。具有优先弯曲特征的围绕主轴弯曲的电缆将在足够高的横向载荷下横向地扭转屈曲。因此，除弯曲之外，由常规悬垂线夹支撑的电缆可扭转超过线夹支撑限制。

最近的电缆发展包括使用具有非圆横截面的干式光缆，所述光缆具有优先弯曲特征。因此，存在对用于所述类型的电缆的悬垂线夹的未决需求。

发明内容

本公开案针对用于具有优先弯曲特征的光缆的悬垂线夹。在一个方面，悬垂线夹包括主体，所述主体具有夹紧区域和邻近夹紧区域的第一半径R1及邻近第一半径R1的第二半径R2，其中第一半径R1大于第二半径R2。

在另一方面，悬垂线夹包括具有第一部分和第二部分的主体。主体具有夹紧区域和邻近夹紧区域的第一半径R1及邻近第一半径R1的第二半径R2，其中第一半径R1大于第二半径R2。

将在随后的详细描述中阐述额外特征和优点，并且对于所属领域的技术人员来说，额外的特征和优点将部分地从描述中显而易见或通过实践本文(包括随后的详细描述、权利要求书及附图)中所述的实施方式来认识到。

应了解，前文一般描述和下文详细描述都提出意在提供用于理解权利要求书的性质与特性的概述或框架的实施方式。包括附图以提供本公开案的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式图示各种实施方式，并与描述一起用以解释原理和操作。

附图说明

图1图示用于固定具有优先弯曲特征的架空电缆的一部分悬垂线夹的透视图；

图2图示沿截面A-A的一部分悬垂线夹的平面图，图示悬垂线夹的几何形状。

图3图示固定到悬垂线夹的电缆的透视图，所述悬垂线夹在自重载荷期间安装到架空电缆部署中的杆；

图4图示图3的悬垂线夹的端视图，其中电缆移除，所述端视图图示悬垂线夹如何在风载荷事件期间重定向电缆；

图5图示用于以给定载荷角经历预定张力的代表性电缆设计的有限元建模；和

图6图示用于以给定载荷角经历预定张力和来自偶然风载荷的绕Z的10度载荷矢量旋转的代表性电缆设计的有限元建模。

具体实施方式

现将详细地参考本公开案的优选实施方式，附图中图示所述优选实施方式的实例。若可能，将用相同元件符号指示相同元件或零件。

公开的悬垂线夹用于将具有优先弯曲的自支撑式架空电缆固定到支撑结构，例如，分布杆等等。如本文中所使用，“一或多个优先弯曲特征”描述沿不同平面具有主惯性矩和次惯性矩的电缆，所述不同平面分别具有各别强弯曲轴和弱弯曲轴。架空电缆可在恶劣天气条件下经历高应力条件。例如，架空电缆可经历电缆自重加暴风雨中冰载荷的额外重量，所述条件可由风载荷进一步恶化，所述风载荷可导致电缆驰振等等。此组合载荷不在电缆的同一轴线上起作用。具体来说，自重加冰载荷和风载荷通常起将近90度分离作用，以使得固定附接到杆的优先弯曲电缆将针对载荷方向中的一个载荷方向关于强轴弯曲。然而，具有玻璃增强强度元件(GRP)的光缆对关于强轴的小弯曲半径敏感，且悬垂线夹需要独特特征结构维持大弯曲半径，从而限制电缆的GRP中的应变。

本文中论述的悬垂线夹通过确保电缆主要关于弱轴由自重载荷、冰载荷、风载荷、失准载荷和/或线夹旋转载荷弯曲来限制优先弯曲电缆的GRP中的应变。悬垂线夹围绕Z轴旋转以定向自身，以使得电缆主要关于弱轴弯曲，从而抑制横向扭转屈曲和相关增加的GRP应变及带腔变形。独特设计具有将电缆固定到线夹以传递差分电缆张力的中心夹紧区段。夹紧区段平滑过渡(在没有中断的情况下)到具有如图2中所示的半径R1的区段。半径R1不可为轴对称的，且与夹紧区域相切，因为优先弯曲电缆不是圆形的。现将详细参考优选实施方式，在附图中图示所述实施方式的实例。若可能，将用相同元件符号指示相同元件或零件。

图1和图2图示横截面视图，图示图3中所示的悬垂线夹10的独特几何形状。悬垂线夹10具有主体12，所述主体12具有夹紧区域CR。夹紧区域CR经定尺寸用于一或多个特定尺寸的电缆。主体优选地制成两个或两个以上部分12a，以便主体可轻易夹住电缆，而非缠绕到末端上。此外，两个或两个以上部分可为相同或不同12a、12b。当选定第一半径到第二半径的适当选择(R1＞R2)，且使用R1与R2之间的适当过渡半径(如图2中最佳所示)时，悬垂线夹10控制电缆的弯曲半径和电缆内的各个强度部件(例如，GRP)到可接受水平。一部分主体(例如，第一(上)部分)12可包括用于安装悬垂线夹10的附接结构14。例如，图3包括设置为具有孔的突出部的附接结构14，所述突出部与主体(例如，上部分)整体形成，所述主体与用销或螺栓固定到突出部的U型钩20(即，钩环)协作。附接结构(例如，U型钩)可根据需要为主体的一部分或夹紧机构的一部分。简单地说，附接结构14(例如，突出部)允许线夹枢转，以使得电缆可在所有载荷条件下关于电缆的弱轴弯曲。此外，任何适合附接结构可与本文中公开的概念一起使用。例如，附接结构可为安全设计的吊环，所述吊环螺栓紧固到悬垂线夹，或在其他变化中，可使用球窝附接结构。

图3中图示安装的悬垂线夹组件在静重力载荷(例如，电缆自重或自重加冰载荷)的定向中。注意，将主体12的上半部分和下半部分保持在一起的夹紧机构不可见，但可为用于将两部分保持在一起的任何适当结构。例如，夹紧机构可为机械紧固件(例如，使用用于如图1中所示的紧固件的钻孔将两部分螺栓紧固在一起)、线夹(例如，外带型线夹)或用于将部分关于电缆固定在一起的其他适合类型的保持系统。在图3的实施方式中，主体12通常关于夹紧区域CR对称。换句话说，主体通常关于穿过夹紧区域CR的垂直平面对称。

另外，悬垂线夹(图4)图示线夹的以下能力：线夹围绕Z轴旋转以与X风方向对准而保持电缆定向，以使得电缆主要关于弱轴弯曲且抑制横向扭转屈曲并限制GRP应变。悬垂线夹抑制GRP应变超过约2％，且针对短期载荷优选超过约1.5％和针对长期载荷超过1％，从而维持GRP结构完整性。简单来说，悬垂线夹10提供线夹围绕附接结构的旋转，以使得在风载荷下抑制横向扭转屈曲。在有利实施方式中，附接结构和/或安装结构(例如，突出部和U型钩)允许围绕三个轴(即，X方向、Y方向和Z方向)的移动以适应电缆路径(即，电缆中的杆对准、放置和/或差分张力)，连同使得能够关于电缆的弱弯曲轴弯曲。

图5图示产生GRP应变的有限元分析(FEA)，同时可购自康宁光缆系统(CorningCable Systems)的RPX类型电缆具有以与XZ平面20°载荷角施加的3114牛顿的张力。载荷角为在整个线夹上(不等跨越)的差分电缆张力下下陷、失准和线夹旋转的组合。可接受载荷角可通过增加图2中θ超过20°而增加。

图6图示小偶然侧载荷对用于与图5相同的电缆设计的GRP应变的影响的FEA应变结果。载荷矢量绕X轴旋转20°，接着绕Z轴旋转10°。电缆上的10°轴偏移载荷导致GRP应变增加15％。

FEA分析的结果揭示用于形成维持所需弯曲特征的悬垂线夹的适当几何形状。例如，第一半径R1处的区域为垂直于图2中的截面A-A的挤出部。第二半径R2处的区域用从R1到R2的融合平滑过渡到第一半径R1稍大于第二半径R2处，以最小化区段之间的不连续性和对GRP应变的影响。此外，区段2为轴对称，以使得线夹能够限制小偶然侧载荷(强轴弯曲)期间的强度部件应变(即，GRP应变)，所述应变可在动态风载荷期间产生。优选地，应避免主体内部的锐角以降低应力集中，通常如在图式中所示。悬垂线夹内部的锐角可通过提供大体匹配电缆的外形的轮廓连同空隙(例如，根据需要在R1处提供圆角)减轻。

理想线夹几何形状中(在没有区域之间过渡时的不连续性的情况下)的GRP应变由方程式1确定，其中假设GRP传递所有电缆张力。换句话说，用于理想线夹几何形状的理论最小GRP应变由方程式给出用于张力下的横梁和方程式1中的弯曲，以用于确定悬垂线夹的过渡半径。

ε＝膜应变+弯曲应变＝T/(AE)+r/R方程式(1)

其中：ε为GRP应变

T为电缆张力

A为总GRP横截面积

E为GRP杨氏模量

r为GRP半径

R为GRP的弯曲半径(所述弯曲半径接近线夹的半径)

理论最小线夹半径通过重新排列方程式1以产生方程式2来确定。

Rmin＝r/(ε-T/(AE))方程式(2)

悬垂线夹设计存在工作范围，但这些工作范围可基于特殊电缆设计(例如，所使用的几何形状和材料)而改变，因此，设计可改变。进一步地，理论最小值可视R1与R2之间的过渡半径和用于强度元件(GRP)的可接受应变限制而定，所述强度元件(GRP)通常针对长期应变近似1％及针对短期应变为1.5％。制造与具有优先弯曲特征的电缆协作的悬垂线夹的主材具有允许线夹与载荷方向对准(绕Z轴旋转)的安装配置、足够大的半径R1及R2和半径R1与半径R2之间的过渡区域。换句话说，选定安装配置，以使得悬垂线夹在载荷下旋转，从而提供电缆关于电缆的弱轴的弯曲。用于本文中公开的悬垂线夹的半径的实际值为电缆的Rl＞R2＞Rmin。以特殊实例说明，基于144光纤RPX的标称尺寸，电缆范围为R1＝420mm±10、R2＝400mm±10和Rmin＝365mm或更大用于维持所需性能等级。换句话说，最大载荷条件的不同假设还可影响结果连同具有不同材料、几何形状和/或尺寸的电缆。

用于悬垂线夹的其他设计方面还可影响光缆经历的弯曲特征。例如，悬垂线夹的一半长度(L/2)与中心线偏移长度的长度比(LR)可通过选择用于提供适当几何形状的尺寸控制以解决可能经历的差分载荷条件。中心线偏移长度为悬垂线夹的纵向中心线与附接结构中的孔的中心线之间的距离，所述孔作为悬垂线夹的枢轴点。在优选实施方式中，适当长度比(LR)为4或更大(即，限定约75度或更大的角，但优选地，不大于90度)，但其他比是可能的。当然，用于悬垂线夹的该等尺寸将受特殊电缆设计影响且可具有用于不同电缆构造的其他适当范围。

还公开将具有优先弯曲特征的电缆附接到悬垂线夹的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有优先弯曲特征的电缆，如图3中所示；将电缆放置在具有主体的悬垂线夹中，所述主体具有夹紧区域，具有邻近夹紧区域CR的第一半径R1和邻近第一半径R1的第二半径R2，其中第一半径R1大于第二半径R2；和将悬垂线夹固定到结构，例如，附接到杆的孔眼。另外，悬垂线夹可包括如本文中所述的其他结构或特征。

虽然本文中已参考优选实施方式和优选实施方式的具体实例阐明并描述本公开案，但所属领域的技术人员将显而易见的是，其它实施方式和实例可执行相似功能和/或取得相同结果。所有此类等效实施方式和实例均在本公开案的精神和范围内，并意在由所附权利要求书覆盖。对所属领域的技术人员还将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明作出各种修改和变化。因此，如果本发明的修改和变化在所附权利要求书和所附权利要求书的等效物的范围内，那么本发明旨在涵盖该等修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于具有优先弯曲特征的电缆的悬垂线夹，所述悬垂线夹包含：

主体；

其中所述主体具有夹紧区域和邻近所述夹紧区域的第一半径R1及邻近所述第一半径R1的第二半径R2，其中所述第一半径R1大于所述第二半径R2，并且所述第一半径R1相对于所述悬垂线夹的纵向中心线不是轴对称的且所述第一半径与所述夹紧区域相切。

2.如权利要求1所述的悬垂线夹，其中所述主体由两个或更多个部分形成。

3.如权利要求1所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括至少一个附接结构。

4.如权利要求3所述的悬垂线夹，所述附接结构为与所述主体整体形成的突出部。

5.如权利要求1至4中任一者所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括至少一个夹紧机构。

6.如权利要求1至4中任一者所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括所述第一半径与所述第二半径之间的过渡半径。

7.如权利要求1至4中任一者所述的悬垂线夹，所述主体关于所述夹紧区域对称。

8.一种用于具有优先弯曲特征的电缆的悬垂线夹，所述悬垂线夹包含：

主体，所述主体由第一部分和第二部分形成；

其中所述主体具有夹紧区域和邻近所述夹紧区域的第一半径R1及邻近所述第一半径R1的第二半径R2，其中所述第一半径R1大于所述第二半径R2，并且所述第一半径R1相对于所述悬垂线夹的纵向中心线不是轴对称的且所述第一半径与所述夹紧区域相切。

9.如权利要求8所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括至少一个附接结构。

10.如权利要求9所述的悬垂线夹，所述附接结构为与所述主体整体形成的突出部。

11.如权利要求8至10中任一者所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括用于固持所述第一部分与所述第二部分的至少一个夹紧机构。

12.如权利要求8至10中任一者所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹进一步包括所述第一半径与所述第二半径之间的过渡半径。

13.如权利要求8至10中任一者所述的悬垂线夹，所述主体关于所述夹紧区域对称。

14.如权利要求8至10中任一者所述的悬垂线夹，所述悬垂线夹具有安装配置，所述安装配置允许所述线夹与载荷方向对准，以使得绕Z轴旋转。

15.一种将具有优先弯曲特征的电缆附接到悬垂线夹的方法，所述方法包含以下步骤：

提供具有优先弯曲特征的电缆；

将所述电缆放置在所述悬垂线夹中，所述悬垂线夹具有主体，所述主体具有夹紧区域与邻近夹紧区域的第一半径R1及邻近所述第一半径的第二半径R2，其中所述第一半径大于所述第二半径R2，并且所述第一半径R1相对于所述悬垂线夹的纵向中心线不是轴对称的且所述第一半径与所述夹紧区域相切；和

将所述悬垂线夹固定到结构。

16.如权利要求15所述的方法，所述悬垂线夹的所述主体由两个部分形成。

17.如权利要求15所述的方法，所述悬垂线夹包括至少一个附接结构。

18.如权利要求15至17中任一者所述的方法，所述悬垂线夹进一步包括至少一个夹紧机构。

19.如权利要求15至17中任一者所述的方法，所述悬垂线夹进一步包括第一半径R1与第二半径R2之间的过渡半径。

20.如权利要求15至17中任一者所述的方法，所述悬垂线夹的所述主体关于所述夹紧区域对称。