CN1113261C - 光缆及其制作的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

光缆(OC)在挤塑的外护套(OS)内具有抗拉件(TE1-TEm)和支撑件(PE1-PEn)。抗拉件(TE1-TEm)由线盘上拉出并送入制作外护套(OS)的挤塑机机头内。支撑件(PE1-PEn)通过挤塑机机头的相应通道以与外护套(OS)共挤塑方式制成。

Description

光缆及其制作的方法和装置
本发明涉及一种制作光缆的方法，在光缆挤塑成型的外护套内埋有抗拉件和支撑件。
在US4743085中记载了一种光缆，在其外护套内既埋有抗拉件，又埋有支撑件。抗拉件优选适用于吸收例如在敷设光缆或光缆工作(例如架空光缆)时出现的相应的纵向力。而支撑件则首先考虑到光缆护套的收缩力，例如在温度变化较大时将起着很大作用。抗拉件例如可以由粗纱构成或以纱线或绳的形式制成。抗拉件相应是柔韧的，而支撑件例如可以由用环氧树脂浇铸的玻璃纤维构成，这种环氧树脂浇铸的玻璃纤维作为玻璃纤维增强的塑料件(玻璃纤维增强塑料)或纤维增强的塑料件(纤维增强塑料)已公知。它们具有相应刚性，不太易于弯曲并且在纵向上几乎不能压缩。抗拉件和支撑件都是预制件并且必须穿入挤塑机机头中，从而使它们可以埋入护套材料内。此点在采用相对柔软的抗拉件时通常是很容易实现的，而刚性的、成原始棒状的支撑件将会造成困难。此外，预制的支撑件通常要比例如共挤塑的支撑件昂贵得多。
本发明的任务在于简化光缆的制作。该任务在采用本说明书引言部分中所述方式的方法时通过如下方案得以解决，由线盘拉出抗拉件并穿入用于制作外护套的挤塑机机头内，并且支撑件与外护套一起挤塑制作。
由于在本发明中仅需要把抗拉件输送入挤塑机中，故就线盘而言结构简单多了，这是因为仅需要采用抗拉件需要的那些设施。工艺上操作起来比较困难的支撑件的制作，与已有技术不同的是，采用抗塑工艺加以实现，所以对支撑件不需要线盘等。对于共挤塑的支撑件而言，没有长度的制约，这同样也是有益的。采用挤塑工艺制作支撑件较为简单且成本也比较低廉，因为这些件只在实际被采用时和被采用处才联机制作出。而且就成型和埋入护套材料内而言，这种方法也比将刚性件引入的方法有利得多。共挤塑支撑件的另一个优点在于，这些件以熔融形式与同样以熔融形式存在的、支撑件将埋入的护套结合成一体。因而可以实现支撑件与护套材料间的牢固的附着。
为避免支撑件作为在冷却过程中，例如由于护套的收缩过程的直接收缩件过量收缩或压缩，宜将共挤塑支撑件直至其硬化前或直至光缆护套硬化前或芯线护套保持在牵引应力之下并因此可以防止在冷却时不希望的纵向过量收缩的出现。
本发明还涉及一种实施本发明方法的装置，该装置的特征在于，备有一抗塑机机头，在机头内部光导纤维经一个孔送入，在外面有一共同的环形缝隙，抗拉件输入口和支撑件通道接在该环形缝隙上。
另外，本发明还涉及一种具有抗拉件和支撑件的光缆，该光缆的特征在于，抗拉件为束状结构并衬入外护套内并且支撑件以用塑料材料挤塑方式埋入外护套内。
在从属权利要求中对本发明的其它进一步设计做了表述。
下面将对照附图对本发明及其进一步设计做了详细的说明。图中示出：
图1和2依照本发明制作的光缆的实施例的剖面图；
图3   依照本发明制作光缆的生产流水线示意图；
图4和5依照本发明制作光缆的挤塑机机头剖面图。
图1为光缆OC1，该光缆具有一单层外护套OS1。由挤塑塑料材料，尤其是聚乙烯或聚丙烯构成的外护套OS1含有在其圆周上分布的支撑件PE11-PE1n。这些支撑件最好具有大致为圆形的截面，均匀地分布在圆周上并且其直径大约在0.1与1mm间的范围内。由于这些支撑件是挤塑而成的，故对这些支撑件尤其适用的是：LCP材料、聚碳酸酯或加有填料的热塑性塑料，其中宜选用的母体材料应使其与外护套OS1的材料牢固的接合(粘接)并且可能备有的填料(例如玻璃、滑石、白垩土)可提高其强度。
在往里，即距缆OC1轴较小的距离处，优选在圆周上同样均匀分布地设有抗拉件TE11-TE1m层。该抗拉件宜为线束、绳、粗纱、编织物等结构并且特别柔软，但不抗收缩或不充分抗收缩。在埋入护套OS1材料中宜注意这些件不要被塑料材料浸透并被塑料材料完全烧结，因为否则它们就会丧失其易于弯曲性。在本实施例中设定，抗拉件TE11-TE1m的截面同样也选用的是圆形的，其中选用的其直径或截面面积小于支撑件的直径或截面积。作为构成抗拉件的材料尤其考虑采用诸如聚芳基酰胺纤维纱线、玻璃纤维纱线、碳素纤维、天然纤维(例如麻)等纤维状材料。在内部设置的光导纤维LW1-LWP有时也可以埋入图中未示出的糊状填料内，以便保证纵向防水密封性能。
在图2所示的光缆OC2中除原有的外护套OS2还设有一个内层IS2，该内层宜同样由挤塑塑料材料构成，其中内层IS2的塑料材料宜是一种比外护套OS塑料材料的硬度要大的材料。因此可以实现对内部设置的光导纤维LW1-LWP特别可靠的保护。作为内层IS2的材料优先考虑采用的是：聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚丙烯。也可以有两层内护套IS，例如分别由聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯制成。
选用的内层IS2壁厚宜小于外护套OS2的壁厚，例如仅是后者的一半至四分之一。主要是在光缆受到大的径向应力时，或如果例如出于安装的考虑对此有要求时，则采用这种附加保护的内层是必要的。
在外面均匀分布的位置上的是具有圆形截面的支撑件PE21-PE2m。在前者向里处的抗拉件TE21-TE2m的截面积大于支撑件PE21-PE2n的截面积，其中抗拉件具有大约为椭圆的截面。此点的优点在于，可将径向膨胀保持在很小的程度上，因而对光缆的可弯曲性影响很小，但可实现很高的抗拉应力值。
也可以仅在外护套OS2内设置支撑件PE21-PE2n，与上述相反采用内层IS2埋入抗拉件TE21-TE2m，即将该抗拉件TE21-TE2m埋入内层IS2中。
最后，内层IS2本身也可以作为支撑件并且抗拉件在外层内。其中内层通过挤塑机中一附加的环形通道被共挤塑。
在依照图1和图2的例子中，支撑件分别以缆轴为准设置在径向外层，而抗拉件设置在径向内层。如果要求光缆具有特别好的弯曲特性，宜将刚性较高的支撑件对应于依照图1和图2所示位置径向向内移并且将抗拉件设置在径向更往外的位置。
在上述例子中，光缆OC1和OC2是作为完成了的光缆加以说明的。但也可以根据本发明采用图1和图2的结构仅作为一光缆的部分，即作为增强的芯线束等并且在外面覆以诸如铠装丝、层护套等其它件。也可以有多个图1和图2中所示结构合成束(例如通过绞合)并用一共同的外护套覆盖该束(绞合光缆)。
在图3的生产流水线中备有用于制作图1光缆的线盘VS1-VSm，在线盘上设置有以纱线、绳、粗纱、纱等形式的柔韧的抗拉件TE11-TE1m。抗拉件被由该线盘上抽出并进入挤塑机EX，该挤塑机用于制备外护套OS1和埋在外护套内的支撑件PE11-PE1n。支撑件PE11-PE1n由抗塑物料制成，即它们不需要经过自己的线盘等输入，而是在与护套OS1共挤塑的过程中由挤塑机EX制备。另外还设有线盘VL1-VLp，由该线盘可以抽出光导纤维LW1-LWp。如果用于容纳光导纤维的空腔要充注填料，则附加要设置诸如填充针等相应的充注装置(图中未进一步示出)。
在挤塑机出口端，刚刚挤塑出的支撑件PE11-PE1n尚未充分冷却到足以承担支撑功能的程度。所以宜在冷却范围保持外护套OS1在牵引应力下，以防止剧烈的回缩。为此例如在冷却装置CL前和冷却装置CL后设置牵引装置RP1、RP2，例如覆带牵引机，该牵引装置在光缆完全硬化前将促使其实现必要的纵向延伸。
图4示出用于制作图1光缆的挤塑机机头EXH4结构的细节，其中图中仅对旋转对称结构的挤塑机机头的上部分做了说明。挤塑机机头EXH4具有一内导体FK41，该导套具有一个在流向上成锥形变细的内孔IOP。光导纤维LW1-LWp以及必要时的填料经此内孔引入并由挤塑机机头EXH4右端输出。在挤塑机机头EXH4外范围中的另一导向体FK42中，围绕圆周分布有斜向延伸的孔式套管，抗拉件通过这些孔或套管引入抗塑机机头EX44内。在本剖面图中仅能看到这种通道中的一条并用TK41标示，其中该通道用于输入抗拉件TE11。
内导向体FK41在挤塑机机头EXH4的前环缝孔范围中的外表面成锥形变细并由此构成用于护套材料的一相应的出口通道。此外，挤塑机机头EXH4中的前导向体FK43范围内有大致径向伸展的进料通道SP41、SP4和SP42。通过端接在环形缝上的通道SP41输入用于外护套OS1的护套材料的第一部分，确切地说，是构成该护套的内层部分。抗拉件TE11(或在图中未示出的其它的抗拉件)-TE1m埋入该护套材料内，从而实现在图1中所示的抗拉件TE11-TE11m的位置分布。通过通道SP4实现材料MP4的进料，材料MP4用于支撑件PE11-PE1n的共挤塑。接在SP4端部上的环形通道接入一系列管状的各个孔RP4上，这些孔大致倾斜向内延伸并具有满足与所希望的支撑件PE11-PE1n直径需要的截面。管状分段RP4的开孔汇集入材料流中，该材料流由分材料流MS41和MS42构成。该以液体或熔融状态存在的材料到达由内部材料分量MS41构成的护套材料OS1的内层上。其中要加以考虑的是，在图中倾斜向内延伸的缝隙SP4的出口空间上是在导向通道TK41后面伸展的，从而使例如支撑件PE11实际在径向上位于相邻的抗拉件TE11的外面。最后用于光缆外护套OS1的外部分的材料MS42通过缝隙SP42输入，抗拉件TE11-TE1m以及支撑件PE11-PE1n都埋入前者软的材料流中。因而在环形缝隙RS4的出口形成符合图1中截面的光缆截面。
一般宜以如下方式实现抗拉件TE11-TE1m和支撑件PE11-PE1n的分布，抗拉件PE11-PE1n距缆轴的间距大于支撑件距缆轴的距离。但也可以采用如下方式，两种件距缆轴的间距大致相同，即它们大致设置在同一分度圆上。可以如图所示，支撑件与抗拉件分别交替一个接一个地排列。但在较大数量的支撑件后面分别加入一个或多个抗拉件，例如两个支撑件后加入一个抗拉件，然后又是两个支撑件等(分组分布)，也是相宜的。
在图5中示出挤塑机机头EXH5的另一实施例，其中有一内导向体FK51承担挤塑材料的内部导向，而在出口范围由一环形喷嘴体DK5构成外部导向。光导纤维LW1-LWp通过一导向管TL5被引向导向体FK51的出口(必要时与填料一起)。与导向管TL5平行延伸的是在圆周上成环状分布的各个导向管TK51-TK5m，这些导向管用于接纳相应的抗拉件TE51-TE5m。这些导向管TK51-TK5m端接在环形缝RS5上，该环形缝由成锥形变细的内导向体FK51的外表面和外导向顶头DK5构成。通过连接套管AS5送入光缆护套的材料MS5，该连接套管接入缝隙SP51内，该缝隙通向一环形缝RP51。从此处开始，护套材料到达一大致与挤塑机轴平行的环形缝RP511，该环形缝接入一共同的成锥形向内伸展的通道RPK。护套所需要的部分材料MS5经部分用虚线表示的并行通道SP52到达环形缝RP52并且从此处开始经部分是顺轴向的、部分是倾斜向内伸展的环形缝RP521并入共同的通道RPK。
备有一个用于送入支撑件材料MP5的连接套管AP5，该套管接入一径向缝SP53中，在其端部有一环形缝RP53。该环形缝接入一首先倾斜向内伸展、然后平行于挤塑机机头纵轴的环形缝。在该环形缝的端部备有各个大致成管状的喷嘴RP532，这些喷嘴接入一尽可能均匀的、环状的配置中并且该配置构成诸如图1中PE11-PE1n支撑件材料MP5的出口。在共同的通道RPK中因此既有光缆护套的材料，又有包含在其中的并在圆周上分布的、成单股状的支撑件材料MP5。该由护套材料和支撑件构成的共同的材料流在出口RS5与抗拉件TE51-TE5m的导向通道TK51和TK5m相遇，其中分别根据当时的位置分配实现在共同的护套材料内支撑件和抗拉件的所需要的分布。因而在共同的成型缝RS5的出口处有例如与图1或图2相符的光缆截面。
对图2的光缆也可以采用如下方式制造，首先在一个单独的工作步骤，即在一专用的图中未示出的挤塑机上制作内护套IS2，接着在第二个工作步骤用挤塑机机头EXH5在外面覆着以外护套原来的外部材料OS2。在外护套OS2的材料可以牢固地附着在内护套IS2的材料上时，即如果该材料例如由聚醚酰亚胺(PEI)构成时，此方法尤为相宜。如果例如由完全不同的流态或不同的熔融温度很难实现内层IS2与外层OS2的共挤塑时，此方法才是有利的。如果根据护套材料调整光导纤维的相应的长度富余量时，对护套材料的收缩将用尽时，则这种内层IS2和外护套OS分别制作的步骤也会是相宜的。在此情况时，由内护套IS2连同光导纤维构成的传输件穿过挤塑机机头，外护套OS2被此机头与埋入的支撑件和/或抗拉件一起成型。在此情况时，抗拉件宜同样引入挤塑机机头的成型缝内，尽可能均匀地分布在圆周上并按顺序被护套材料固定。同样，这也相应适用于支撑件。就对外护套OS2的挤塑而言，最好采用图5所示的挤塑机机头，其中穿过内导向套TL5的不是各根光导纤维，而是图2所示的内护套IS2连同在其内含有的光导纤维，而用于外护套OS2的材料连同埋入其内的抗拉件和支撑件经成型孔RS5送出并热装在内护套IS2上。

Claims (14)

1.制作光缆(OC)的方法，在其挤塑的外护套(OS1)内埋有抗拉件(TE11-TE1m)和支撑件(PE11-PE1n)，其特征在于：将抗拉件(TE11-TE1m)由线盘上抽出并送入到制作外护套(OS1)的挤塑机机头(EH4)内，支撑件(PE11-PE1n)通过挤塑机机头(EH4)的相应通道(TR41)采用与外护套(OS1)共挤塑的方式制备。
2.依照权利要求1的方法，其特征在于：抗拉件和/或支撑件(TE11-TEm；PE11-PE1n)在圆周上均匀分布地设置在光缆护套(OS1)内。
3.依照上述权利要求中的任一项的方法，其特征在于：外护套(OS2)在内护套(IS2)上挤塑成型。
4.依照权利要求3的方法，其特征在于：内护套(IS2)含有抗拉件和/或支撑件，或其本身的结构使其起着抗拉件和/或支撑件的作用。
5.依照权利要求1或2的方法，其特征在于：用于支撑件(PE11-PE1n)的材料在挤塑机机头(EXH4)内埋入用于外护套(OS1)的软的材料流内。
6.实施依照权利要求1所述的方法的装置，其特征在于：备有一个挤塑机机头(EXH4)，光导纤维(LW1-LWp)通过孔(IOP)被送入其内部，在外部备有一共同的环形缝(RS4)，抗拉件(TE11-TE1m)的入口(TK41)和支撑件(PE11-PE1n)的通道(SP4)并入该环形缝。
7.依照权利要求6的装置，其特征在于：备有用于外护套(OS1)的护套材料内部分的第一导向范围(SP41)和用于护套材料外部分的外导向范围(SP42)。
8.光缆(OC)，具有抗拉件(TE1-TEm)和支撑件(PE1-PEn)，其特征在于：抗拉件(TE11-TE1m)为股形或棒形结构并埋入外护套(OS1)内，并且支撑件(PE11-PE1n)以用塑料材料的共挤塑方式埋入外护套(OS1)内。
9.依照权利要求8的光缆，其特征在于：支撑件(PE11-PE1n)距缆轴的距离大于抗拉件(TE11-TE1m)距缆轴的距离。
10.依照权利要求8或9的光缆，其特征在于：抗拉件(TE11-TE1m)在圆周方向的截面具有比在其径向上要大的延伸。
11.依照权利要求8或9的光缆，其特征在于：支撑件(PE11-PE1n)具有大致为圆形的截面。
12.依照权利要求8或9的光缆，其特征在于：除外护套(OS1)外至少有一内层(IS2)。
13.依照权利要求1 2的光缆，其特征在于：内层(IS2)由其硬度大于外护套(OS2)的材料制成。
14.依照权利要求12的光缆，其特征在于：内层(IS2)与外护套(OS2)粘接在一起。
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