CN111965772A - 一种轻质光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种轻质光缆。其包括：由外而内依次设置的护套层、中层和芯轴，中层设有用以传输光信号的光纤线；所述中层由若干橡胶胶条沿芯轴外表面周向均匀设置构成，任一相邻两根胶条沿周向相接处的中部设有沿光缆长度方向的“眼型”凹槽，凹槽截面长轴平行于光缆径向，光纤线设置在凹槽内，且光纤线外壁与凹槽短轴方向两端的内壁相切；所述芯轴由无纺布包带包覆中空的弹弓线构成。本发明提供了一种无金属加强件的光缆结构，整体质轻，在确保光缆整体质轻的情况下，具有较好的抗压性能。

Description

一种轻质光缆
技术领域
本发明属于光缆领域，尤其涉及一种轻质光缆。
背景技术
光缆是一种常用的、具有传输光信号功能的线缆。目前被广泛地应用在各个领域中。
而现有的光缆，为确保光缆的轴向定型能力、空挂能力和强度等，均会在光缆内设置金属材质的加强件。通常情况下，加强件的设置确实能够有效提高光缆的各方面性能，但是在某些环境中，由于加强件的设置会导致光缆整体重量/长度比大幅上升，即单位长度的光缆重量会变大，首先最直接的表现即是运输成本提高和空挂难度增大。
为解决上述问题，目前也有多方技术人员对轻质的光缆进行开发和研究。但是，目前开发和研究所得的轻质光缆或多或少均存在着一定强度不足、抗压性能差的问题，导致其实际使用效果不佳。
发明内容
为解决现有的光缆比重较大，而现有的轻质光缆存在强度较弱、抗压性能差，受到外部压力时内部的光纤容易受损、破坏等问题，本发明提供了一种轻质光缆。
本发明的目的在于：
1)降低光缆的比重，形成轻质、无金属加强件的结构；
2)保持光缆质轻的同时，提高光缆的各项力学性能，尤其对光缆的抗压性能进行优化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种轻质光缆，包括：
由外而内依次设置的护套层、中层和芯轴，中层设有用以传输光信号的光纤线；
所述中层由若干橡胶胶条沿芯轴外表面周向均匀设置构成，任一相邻两根胶条沿周向相接处的中部设有沿光缆长度方向的“眼型”凹槽，凹槽截面长轴平行于光缆径向，光纤线设置在凹槽内，且光纤线外壁与凹槽短轴方向两端的内壁相切；
所述芯轴由无纺布包带包覆中空的弹弓线构成。
作为优选，
所述凹槽沿长轴方向端部的外侧和内侧各设有一个外缓冲腔和内缓冲腔。
作为优选，
所述外缓冲腔和内缓冲腔的径向截面均为漏斗形。
作为优选，
所述外缓冲腔和内缓冲腔的尖部指向“眼型”凹槽并与其连通。
作为优选，
所述内缓冲腔、外缓冲腔与凹槽之间的连通处通过树脂胶进行胶黏固定。
作为优选，
所述若干胶条的材质相同且形状结构相同。
作为优选，
所述胶条的数量设置为4个。
作为优选，
所述护套层采用双层结构；
其中外层为抗老化外护套，内层为防水防潮的内护套。
本发明的有益效果是：
1)提供了一种无金属加强件的光缆结构，光缆整体质轻；
2)在确保光缆整体质轻的情况下，具有较好的抗压性能。
附图说明：
图1为本发明光缆的一种结构示意图；
图2为图1所示光缆的受力示意图；
图3为本发明光缆的另一种结构示意图；
图4为本发明图3中A部分的放大示意图；；
图5为图3所示光缆的一种受力示意图；
图6为图5中C部分的放大示意图；
图7为图3所示光缆的另一种受力示意图；
图中：100护套层，101外护套，102内护套，200胶条，201凹槽，202外缓冲腔，203内缓冲腔，300芯轴，301无纺布包带，302弹弓线，400光纤线，401光纤或光纤束，402束管，500树脂胶。
具体实施方式：
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
实施例
一种如图1所示的无金属加强件的轻质光缆，其具体包括：
由外而内依次设置的护套层100、中层和芯轴300，以及用以实现光信号传输功能的光纤线400，光纤线由束管402包覆单模光纤或多模光纤或光纤束401构成，其设置在中层；
所述中层由若干材质相同且形状结构相同的橡胶胶条200沿芯轴外表面周向均匀设置构成，任一相邻两根胶条沿周向相接处的中部设有沿光缆长度方向的“眼型”凹槽201，凹槽长轴的延长线经过光缆截面的圆心，光纤线设置在凹槽内，且光纤线外壁与凹槽短轴方向两端的内壁相切，以实现光纤线的固定，本实施例中，橡胶胶条的数量设置为4个；
所述护套层由如PE、PVC、硅酮橡胶或硅氧橡胶等橡胶或软塑胶一类的轻质材料制成、包覆在胶条所构成的中层外表面，本实施例采用硅酮橡胶进行制备，对胶条进行固定；
所述芯轴由无纺布包带301包覆弹弓线302构成，弹弓线302呈中空结构，弹弓线由硬度为70～95HA的热塑性聚氨酯弹性体橡胶制成，经过试验表明，采用硬度为90～95HA的热塑性聚氨酯弹性体橡胶制备的弹弓线用于本发明时使用效果最优，硬度大于98HA后，弹弓线质硬，缓冲效果较差；
本结构的光缆采用较为轻质的塑胶或橡胶进行制备，由于不含有金属加强件，整体密度小，质量轻，同时由于“眼型”凹槽和弹弓线的设置，使得光缆整体具有有良好的轴向定型能力和抗压能力；
如图2所示，当光缆受到F1方向的压力时，护套层直接受力并传导至胶条，胶条进一步向内作用、对芯轴产生所示F2的作用力，芯轴即弹弓线被压扁产生a1方向变形、即弹弓线在纵向方向上被压扁、横向方向变长，弹弓线本身具有极强的抗压能力和抗变形能力，因此能够抵消大部分作用力，弹弓线变形后还产生弹性势能，弹性势能进一步对外力F1进行抵消和削弱，减少光缆整体的变形量，同时促进光缆的恢复，当光缆受到F1方向的压力时，胶条受力导致凹槽会沿b1方向变形，短轴变长、长轴变短，在长轴被压缩至短轴长度前不会对光纤线产生挤压作用，确保光纤线不受损，同时图中左右两侧的凹槽中光纤也并不会直接受力，这是因为弹弓线在横向方向变长，使得左右两侧凹槽的长轴变短、短轴变长，形成抵抗外力的趋势，使得左右两侧的凹槽部分不会简单地被压扁，反而会形成更大的纵向空间，避免左右两侧凹槽中的光纤直接受力。
进一步地，
如图3和图4所示，所述凹槽沿长轴方向端部的外侧和内侧各设有一个外缓冲腔202和内缓冲腔203，外缓冲腔和内缓冲腔截面均为漏斗形，且尖部指向“眼型”凹槽并与其连通，设置外缓冲腔和内缓冲腔后，凹槽、外缓冲腔和内缓冲腔三者共同作用抵抗外力，缓冲效果更好。但外缓冲腔和内缓冲腔的设置，使得凹槽在挤压过程中容易产生变形或偏离，因此在内缓冲腔、外缓冲腔与凹槽之间的连通处通过树脂胶500进行胶黏固定，树脂胶凝固不会产生明显的硬化，且具备一定的弹性，也能起到一定的缓冲效果；
如图5所示，当光缆受到F3方向的压力时，护套层直接受力并传导至胶条，胶条进一步向内作用、对芯轴产生作用力，但设有外缓冲腔和内缓冲腔后，受力情况发生改变，由较为直接的单点受力转化为两侧的挤压力F4，而挤压力F4如图6所示会分解为沿无纺布包带表层的切向力F4-1和沿光缆径向向内挤压弹弓线的力F4-2，切向力F4-1会对图3中左右两侧的内缓冲腔产生挤压，但不对光纤线产生作用，径向力F4-2向内对弹弓线产生挤压作用，但由于弹弓线的形变，产生弹性势能，可以抵抗外力F4-2，以图5中B部分为例进行说明，在设置内缓冲腔和外缓冲腔结构后，当光缆受到径向压力F3作用时，凹槽不直接受力，其变形量更小，B部分整体向芯轴移动，而上下凹槽长轴沿c方向被压缩、凹槽长轴变短，在同等受力的情况下，凹槽短轴沿b2方向延伸的幅度显著小于图1所示结构凹槽短轴延伸的幅度，抗压效果更好。
在实际使用中，光缆可能还受到图7所示的外力作用，在受到径向外力F5作用后，F5先对胶条产生F6所示的向内的挤压力，继续作用在芯轴上形成作用力F7，在该过程中，F5基本是直接传导形成力F6，但力F6并不全部直接传导形成力F7，力F6首先需要克服胶条的变形，胶条变形吸收了一部分力F6，对F6进行削弱，而胶条的变形趋势则体现在凹槽部分，如图7所示，凹槽部分以短轴为分界线，由于凹槽以及外缓冲腔和内缓冲腔的设置使得胶条的形状具有一定的独特性，以图中上端的胶条为例说明，在该胶条受到纵向的挤压力时，由于其本身受力面均为弧形面，受力后弧形面的变形趋势必然是趋于平面，导致该胶条的下端会向两侧展开、上端产生收拢的趋势，进而使得靠近芯轴的部分会沿d方向向两侧凹槽内挤压、远离芯轴的部分会沿e方向向外扩展变形，带动光纤线在凹槽中沿f方向向外产生少量的移动，由于该变形的趋势，使得沿e方向变形时能够产生径向向外的作用力，对力F6进一步进行削弱或抵消，并且在该过程中光纤线仍保持少受力的状态，能够对光纤线进行良好的保护。
本发明中，光缆主要部分均为具有柔弹性的橡胶或软塑胶，即便光缆整体受到巨大的外力作用，也会由于多重结构的变形缓冲削减大部分的外力，同时材质本身的柔弹性也不易对光纤线造成较大的损伤，光缆整体承受外力的能力十分优秀。
进一步地，
为适应轻质光缆在不同场景的应用，护套层采用双层结构，外层的耐候性塑料进行制备形成抗老化外护套101，内层采用防水塑料进行制备，形成防水防潮的内护套102，用于室外场景时具有良好的耐候及防水防潮性能。

Claims (8)

1.一种轻质光缆，其特征在于，包括：
由外而内依次设置的护套层、中层和芯轴，中层设有用以传输光信号的光纤线；
所述中层由若干橡胶胶条沿芯轴外表面周向均匀设置构成，任一相邻两根胶条沿周向相接处的中部设有沿光缆长度方向的“眼型”凹槽，凹槽截面长轴平行于光缆径向，光纤线设置在凹槽内，且光纤线外壁与凹槽短轴方向两端的内壁相切；
所述芯轴由无纺布包带包覆中空的弹弓线构成。
2.根据权利要求1所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述凹槽沿长轴方向端部的外侧和内侧各设有一个外缓冲腔和内缓冲腔。
3.根据权利要求2所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述外缓冲腔和内缓冲腔的径向截面均为漏斗形。
4.根据权利要求2或3所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述外缓冲腔和内缓冲腔的尖部指向“眼型”凹槽并与凹槽连通。
5.根据权利要求4所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述内缓冲腔、外缓冲腔与凹槽之间的连通处通过树脂胶进行胶黏固定。
6.根据权利要求1所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述若干胶条的材质相同且形状结构相同。
7.根据权利要求1或6所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述胶条的数量设置为4个。
8.根据权利要求1所述的一种轻质光缆，其特征在于，
所述护套层采用双层结构；
其中外层为抗老化外护套，内层为防水防潮的内护套。
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