CN1111116C - 多通道导管组件的制造设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导管制造方法和设备，多根预成型内导管被供应到横头模，一根熔态外导管环绕着内导管从横头模中挤出，之后预成型内导管和熔态外导管被供应到模具的波纹孔道中，在此熔态外导管被成型出波纹，从而制作出一种多通道导管组件，该组件包括多根细长内导管和一根沿内导管的全长包围着它们以保持它们的波纹外导管。

Description

多通道导管组件的制造设备和方法
                 发明的背景I.发明的领域
本发明涉及一种导管制造方法和设备，该导管用于容纳布置在地下网络中的长距离光纤电缆、电线或类似物。具体地讲，本发明涉及一种多通道导管组件制造设备和方法，该组件包括用于容纳长距离光纤电缆、电线或类似物的多根相邻导管。
II.现有技术叙述
在地下网络业中，适宜地设计和安装光纤电缆或电线对于保持这种电缆所承载的信息或电能的完整性而言是很重要的。由于光纤或电线自身的精密性，因此需要保护光纤或电线远离外界应力源，例如温度、压力和与污染物质接触。其结果是，本行业的大多数创新面向的是设计一定的组合蒙皮，以包围光纤或电线。因此，下面简要讨论光纤电缆的安装方法。
美国专利No.4,741,593中公开的一种多通道导管包括：多根波纹内导管，它们大致平行并彼此贴合着相邻同向延伸，每根上述导管上分别具有一系列沿其全长延伸的环绕相邻环，环由相邻的脊和槽构成；以及一个柔性的合成树脂制包装套，该包装套包括一个厚度为大约0.127毫米(5密耳)至大约0.381毫米(15密耳)的刚性聚氯乙烯套，上述刚性聚氯乙烯套在波纹内导管的全长环绕并套装着这些内导管，以保持它们的相邻关系。
上述参考文献中说，这种类型的多通道导管是柔性的并且能够卷绕在相对较大的卷筒上。较大长度的上述多通道导管组件可以卷绕在卷筒上，以便展开布置到地下通信管中或者放开在沟中而直接掩埋。由于采用了包装套，因此这种导管组件能够全面降低光纤电缆安装费用，而且系统的支管状况可以沿导管全长保持高度的结构完整性并提高整个系统的防潮性能。这些优点对于形成光纤、电线或类似物的电缆导管而言是最理想的。
然而，迄今为止尚未发现有任何现实电缆市场出售过这种类型的多通道导管。其原因在于这种类型的多通道导管在实际应用中存在强度或柔性方面的严重缺点，而发明人在开始时没有发现这一点。众所周知的事实是，塑料内导管具有相对较小的直径，因此即使不带波纹也足够柔软，所以能够卷绕在可运输卷筒上，而不带波纹且直径相对较大的塑料外导管就不那么柔软了，因而不能卷绕在可运输卷筒上。
上述多通道导管包括多根塑料制波纹内导管和一根塑料制无波纹外导管。因此容易理解，上述多通道导管不具有足够的柔性，因而不能卷绕在可运输卷筒上。我认为该缺点是这种类型的多通道导管不能出现在现实电缆市场上的原因之一。
目前有一种光纤电缆安装方法公开于美国专利No.5,027,864中。该参考文献涉及使用一根空心外导管，其通常由聚氯乙烯(PVC)制成为12.2米(四十英尺)长，并提供初级保护以隔离地下成分。这种外导管用作若干更小管道即“内导管”的通道，内导管通常由聚氯乙烯制成为连续的长距离，用以提供二级保护以隔离地下成分。每根这样的内导管分别具有若干外部纵向延伸肋，而且每根内导管可以容纳单根光纤电缆或多根电缆。
电缆的安装方法首先要从位于地面上的卷轴上将内导管拉出并将内导管穿入外导管中。在地下工作区，每根内导管的一端被附装上一个夹子，之后这些内导管被牵引通过外导管直至完全位于外导管中，在这些内导管被安置就位后，将利用穿过每根内导管的牵引线将光纤电缆拉入每根内导管中。这样，所产生的组件包含：若干内导管中的每根内分别有装单根光纤电缆或多根光纤电缆，这些内导管被保护性外导管环绕着。内导管的肋式构造是为了在维护或更换时便于安装和取出电缆。
虽然上述光纤电缆安装和嵌入方法向维护和建筑工人提供了一定程度的便利，同时又能保护电缆自身，但仍存在一些明显的缺点。
第一，在12.2米(四十英尺)以上长度时，用于制造外导管的材料即聚氯乙烯不能提供用于卷筒时所需的柔性。因此，将12.2米(四十英尺)的外导管型材连接起来所需的劳动力成本将在总体项目预算中添加一项高额费用。第二，每个外导管的连接位置会增加一系列外导管型材的结构薄弱点，并且增多了可能被地下污染源渗入的位置。此外，将内导管插入外导管也导致在劳动力方面的安装成本显著增加。
另一类型的多通道导管公开于美国专利No.5,692,545中。该参考文献涉及一种用于保护通信电缆的电缆导管，该导管包括：一个具有第一端和第二端的细长体部，体部还包含一根延伸在第一端与第二端之间的纵向轴线；以及至少两个完全穿通体部成形并大致平行于纵向轴线延伸的通道，每个通道的横截面面积足够大，因而能够松弛地容纳至少一根通信电缆；其中上述体部由包含塑料和粒状橡胶的组合材料制成。
这种类型的多通道导管完全取消了内导管，因而能够挤出长度大得多的导管，并且能够从卷筒上开始安装这种导管。因此这种导管还有一个优点，即导管型材之间所需的接头以及其他保护措施的数量可以最小化，而且电缆自身的数据传输整体性可以提高。
然而，由于这种类型的导管是由塑料和粒状橡胶的组合材料制成的，因此可能存在固有缺点。如该参考文献的说明书中所描述，上述导管所需要的刚度越大，则需要添加的塑料比例也越大。相反，所需要的柔性越大，则需要添加的粒状橡胶比例越大，以提供所需的弯曲度。
因此，这种类型的多通道导管难以同时满足高强度和柔性的严格要求。此外容易预见到，所含粒状橡胶的比例越大，这种类型的多通道导管的通道内表面的光滑性越低。这些缺点在用于穿过光纤电缆、电线或类似物的电缆导管领域更显得严重。
                   本发明概述
本发明的一个目的是提供一种多通道导管组件制造方法和设备，该组件能够更快速地安装光纤电缆、电线或类似物，从而同现有技术相比能够显著降低劳力和材料费用。
本发明的另一个目的是提供一种多通道导管组件制造方法和设备，该组件能够减少导管型材自身之间所需的接头数量，并且同时具有更大的长度和更高的柔性。
本发明的另一个目的是提供一种多通道导管组件制造方法和设备，该组件包括一个具有足够光滑内表面的内导管。
在阅读了下面对各实施例所作描述之后，本发明的这些以及其他目的对于本领域的普通技术人员而言将更加清楚，这些实施例包含并显示于各个附图中。
                   附图简述
图1是根据本发明一个优选实施例的设备的局部剖视图，以显示根据本发明的一种多通道导管组件制造方法。
图2是根据本发明另一个优选实施例的设备的局部剖视图，以显示一种多通道导管组件制造方法。
图3是内导管插入通路和耙齿通路的分解透视图，以显示内导管束的插入和耙动步骤。
图4是一束单独挤出的预成型内导管的横截面图。
图5是一束通过柔性连接腹板相连的的预成型内导管的横截面图。
图6是沿图1中的线A-A的放大剖视图，以显示一束内导管的插入步骤。
图7是沿图1中的线B-B的放大剖视图，以显示一束内导管的耙动步骤。
图8、9和10是各种具有不同横截面形状的内导管插入通路的横截面图。
图11是在根据本发明的设备中彼此合作的一对模块的透视图。
图12是用在根据本发明的设备中的具有圆形横截面波纹孔道的模具的横截面图。
图13、14和15是具有非圆形横截面波纹孔道的模具的横截面图。
图16是利用本发明的方法和设备制造的多通道导管组件的横截面图。
                 本发明详细描述
一种多通道导管组件制造设备包括通用的横头模100和成型装置200。如图1所示，用于连续制造多通道导管组件的设备具有一个横头模100，该横头模包括一个外导管树脂通路110和一个能够挤出热塑性树脂外导管熔料的排料口120。横头模100还具有一个内导管插入通路130，其能够将多根单独预成型的热塑性树脂制细长内导管10对中供应通过外导管树脂通路。
根据本发明的制造方法，一束细长内导管10被连续供应通过内导管插入通路130，与此同时从外导管树脂通路110流出的热塑性树脂熔料从排料口120排出，从而环绕着一束内导管10挤出外导管，如图1所示。
优选在内导管被供应通过内导管插入通路130之前将内导管10组装或叠合以形成彼此并联贴合着的管束1。管束1可以这样形成，即如图4所示组装单独挤出的内导管，或如图5所示叠合被柔性连接腹板连接着的内导管。
优选使内导管插入通路130的横截面具有成束轮廓的形状，即包括多个导槽131和导脊132，它们分别被成形为一个与并联贴合着的管束1的周边相连的轮廓，如图3所示。内导管插入通路130的横截面形状用于引导多根细长内导管10以并联贴合的方式穿过内导管插入通路130。基于内导管束的轮廓，内导管插入通路130的横截面形状可以设计成各式各样的，如图8～10所示。
优选将一个耙齿通路140连接在内导管插入通路130的出口端，如图3和7所示，除了具有多个从导槽141中央部位向中心轴线伸出的耙齿142以外，该耙齿通路的横截面形状与内导管插入通路130相同。还优选将用于预热耙齿通路的加热装置143装于耙齿通路143的外侧，如图3所示。耙齿142和加热装置143用于耙动和预热移过内导管插入通路后的内导管10的外周表面，从而在内导管10的外周表面上形成耙槽11。耙槽11使得熔态外导管与预成型内导管可以更容易地在外导管的槽与内导管外表面接触的部位上熔接在一起，如图16所示。
刚刚从横头模100的排料口120挤出的外导管树脂20并不与从横头模100中对中排出的内导管10的外周壁直接接触，如图1和2所示。在预成型内导管10和从横头模100排出的熔态外导管20被供应到如图1和2所示的成型装置200之前，外导管20的外周表面被与之接触的外界冷却空气冷却，从而使外导管20从熔态变为更稳定的软化状态。这样可以防止外导管20因其流动性而过分变形。
如图1和2所示，预成型内导管10和软态外导管20一起被连续供应到带波纹孔道的成型装置200中。在这个成型装置200中，软态外导管20被成型、冷却和固化从而获得在全长带有多个相邻脊21和槽22的波纹管形型材。外导管上的槽22被成型得与内导管10保持相邻关系，如图16所示。优选在槽22的内表面与内导管10的外表面接触的相邻部位将外导管22与内导管10熔接在一起，如图16所示。耙槽11使得内导管10和熔态外导管20可以更容易地在外导管的槽22与内导管10的外表面彼此接触的部位上熔接在一起，如图16所示。
用于成型波纹外导管的成型装置200可以具有任何结构，只要它的模具210具有波纹孔道并且能够在将软态外导管成型为波纹管形结构的同时冷却和固化外导管20即可。虽然已经公开过多种类型的成型装置200用以制造各种类型的波纹塑料管，但为了方便起见，下面叙述两种成型装置。
图1所示的一种用于成型波纹外导管20的成型装置200包括：一对互补模具组件210，每个组件分别具有一列循环铰接模块1210；驱动装置220，其用于驱动每个模具组件210中的模块1210与另一个模具组件210中的模块1210沿着前进路径同步运行，此时两个模具组件的模块合作咬合以提供出一个轴向延伸的波纹孔道，再使这些模块沿返回路径返回；一个静止吸力室230，其可以在模块沿前进路径移动时连接到一个吸力源，该吸力源被安置得能够与上述波纹孔道连通；一个静止冷却室240，其可以连接到一个冷却液源，该冷却液源被安置得能够与上述模具组件连通。
如图11所示，每个模块1210分别包括一个内衬套211，衬套由多孔材料制成，从而可以流过诸如空气等流体。衬套211的内表面带有波纹，而且衬套背面带有沟槽212，这些沟槽通过通路213而与位于模块1210外表面上的口214连通。这样，通路213、沟槽212、衬套211中的孔一起构成了一个吸力通路，该吸力通路延伸于模块1210的模具孔道确定面与位于模块的适宜外表面上的口214之间。
图2所示的另一种用于成型波纹外导管20的成型装置200包括：一个圆筒形模具210，其以可旋转的方式被多个保持架支撑着并且在其内表面上带有一个贯穿其中心轴线的螺旋波纹孔道；驱动装置220，其用于驱动圆筒形模具沿旋转方向旋转；一个静止吸力室230，其可以在模具旋转时连接到一个吸力源，该吸力源被安置得能够与上述波纹孔道连通；一个静止冷却室240，其可以连接到一个冷却液源，该冷却液源被安置得能够与上述模具连通。
如图2所示，圆筒形模具210包括一个内衬套211，衬套带有适宜的孔，从而可以流过诸如空气等流体。衬套211的内表面带有波纹，而且衬套背面带有沟槽212，这些沟槽通过通路213与位于模具210外表面上的口214连通。这样，通路213、沟槽212、衬套211中的孔一起构成了一个吸力通路，该吸力通路延伸于模具210的波纹孔道确定面与位于模块的适宜外表面上的口214之间。
在具有上述结构的成型装置200中，从横头模100中挤出的软态外导管20被供应到模具210的波纹孔道中并被模具210的波纹孔道强制成型。由于环绕着波纹孔道的沟槽212被抽真空，因此外导管20被来自孔的吸力吸引而抵靠在波纹孔道上，同时外导管移动通过波纹孔道。波纹外导管20还被环绕着波纹孔道流动的冷却剂冷却和固化。
其结果是，在这样制作出的多通道导管组件中，外导管20被精确调节为波纹孔道内侧形状，而且外导管20的槽22的内表面直接接触或熔接在内导管10的外周表面上。环绕着成型模具流动的冷却剂可以是冷却气、冷却水或类似物。尽管优选使模具210的波纹孔道具有规则、精确圆环形状横截面，但模具的波纹孔道也可以具有螺旋形状横截面。模具210的波纹孔道还可以具有带圆角的四边形、带圆角的三角形或椭圆形横截面，如图13～15所示。
本发明归属于这样的方法，即多根预成型内导管10被供应到横头模100，一根熔态外导管20环绕着内导管10从横头模100中挤出，之后预成型内导管10和熔态外导管20被供应到模具210的波纹孔道中，在此熔态外导管20被成型出波纹，从而制作出一种多通道导管组件，该组件包括多根细长内导管10和一根沿内导管的全长包围着它们以保持它们的波纹外导管20。这种利用带横头模100和成型装置200的挤出成型机连续制造多通道导管组件的方法以前尚没有过。
下面将描述根据本发明的一种多通道导管组件制造方法。在内导管被供应通过横头模100的内导管插入通路130之前将五根预成型聚乙烯内导管10组装以形成彼此并联贴合着的管束，如图1～3所示。在通过内导管插入通路130时，预成型内导管10的外周表面被预热并耙动，以使它们的外周表面容易熔接到波纹外导管20的槽22上，如图6和7所示。一束细长内导管10被连续供应通过内导管插入通路130，与此同时从外导管树脂通路110流出的热塑性树脂熔料从排料口120排出，从而环绕着一束内导管10挤出外导管，如图1～3所示。
如图1～3所示，预成型内导管10和熔态外导管20被连续供应到带波纹孔道的真空型模具210中。在这个模具210中，软态外导管20被成型、冷却和固化从而获得在全长带有多个相邻脊21和槽22的波纹管形型材。
如图16所示，利用本发明的方法和设备制造出的多通道导管组件包括多根彼此贴合着的内导管10；以及一根沿内导管的全长包围着它们以将它们保持在相邻关系的波纹外导管20。
利用本发明的方法和设备制造出的多通道导管组件也与现有技术有区别，因此与本发明分开申请专利。所以，在说明书和附图中省略了对根据本发明制造的导管组件的方法和设备的详细描述。
尽管通过特定的实施例对本发明进行了描述，但可以预料，它们的替代和改型对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此可以认为权利要求书覆盖了所有这些落在本发明真正精神和范围内的替代和改型。

Claims (12)

1.一种多通道导管组件制造设备，其包括：
(a)一个横头模，其具有一个外导管树脂通路和一个能够挤出热塑性树脂外导管熔料的排料口，所述横头模还具有一个内导管插入通路，其能够将多根预成型细长内导管对中供应通过所述外导管树脂通路；以及
(b)一个用于成型波纹外导管的成型装置，其包括一个带波纹孔道的模具；用于驱动所述模具的驱动装置；一个静止吸力室，其可以连接到一个被安置得与所述波纹孔道连通的吸力源；以及一个静止冷却室，其可以连接到一个被安置得与所述模具组件连通的冷却液源；
(c)其中，所述内导管插入通路的横截面具有成束轮廓的形状，即包括多个导槽和多个导脊，它们每个分别被成形为与所述彼此并联贴合着插入的内导管的外周表面相连的轮廓。
2.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，还包括一个耙齿通路，其连接在所述内导管插入通路的出口端，而且除了具有多个从导槽中央部位向中心轴线伸出的耙齿以外，所述耙齿通路的横截面形状与所述内导管插入通路相同。
3.如权利要求2所述的多通道导管组件制造设备，还包括一个用于预热耙齿通路的加热装置，其安装在所述耙齿通路的外侧。
4.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述模具是一对带波纹孔道的互补模具组件，它们每个分别具有一列循环相连的模块。
5.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述模具是一个圆筒形模具，其以可旋转的方式被多个保持架支撑着并且在其内表面上带有一个贯穿其中心轴线的螺旋波纹孔道。
6.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述波纹孔道具有大致圆形横截面形状。
7.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述波纹孔道具有大致椭圆形横截面形状。
8.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述波纹孔道具有带圆角的大致三角形横截面形状。
9.如权利要求1所述的多通道导管组件制造设备，其特征在于，所述波纹孔道具有带圆角的大致四边形横截面形状。
10.一种多通道导管组件制造方法，其包括以下步骤：
(a)组装多根预成型内导管，以形成彼此并联贴合着的管束，
(b)将所述细长内导管束连续供应通过内导管插入通路，与此同时从外导管树脂通路流出的聚乙烯熔料从排料口排出，从而环绕着所述内导管束挤出外导管，
(c)将所述预成型内导管和所述熔态外导管一起连续供应到带波纹孔道的真空型模具中，
(d)在所述带波纹孔道的模具中成型、冷却和固化所述熔态外导管，以获得一根波纹管形型材，该型材包括多个沿其全长延伸的相邻脊和槽。
11.如权利要求10所述的多通道导管组件制造方法，还包括以下步骤：在通过所述内导管插入通路时，预热所述预成型内导管的外周表面。
12.如权利要求11所述的多通道导管组件制造方法，还包括以下步骤：在通过所述内导管插入通路时，耙动所述预成型内导管的外周表面。
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