CN111965774A - 一种耐低温特种光缆及生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐低温特种光缆及生产工艺，包括中心加强芯、光纤、松套管、连接管和护套，所述光纤位于所述连接管内，且所述松套管套设在所述连接管的外部；所述松套管环绕所述中心加强芯设置，且全部的所述松套管均位于所述护套内；所述光纤的热膨胀系数为α1，所述连接管的热膨胀系数为α2，所述松套管的热膨胀系数为α3,且α3＞α2＞α1；所述连接管的外壁沿其周向间隔开设有第一凹槽，所述连接管的内壁沿其轴向开设有第二凹槽，且所述第二凹槽开设在所述连接管靠近所述中心加强芯的侧壁上，沿垂直于所述连接管的轴向的平面，所述第二凹槽的横截面呈弧形。本发明能够减小光缆的回缩，减小低温时光缆的损耗。

Description

一种耐低温特种光缆及生产工艺

技术领域

本发明涉及光缆制造设备领域，具体涉及一种耐低温特种光缆及生产工艺。

背景技术

光纤技术的成功应用使电话、数据、多媒体业务和信息高速公路得到快速的发展。光纤成缆就是将若干根紧套光纤、松套光纤、光纤束或带状光纤与加强件、阻水材料、包扎带等元件按照一定规则绞合。通过成缆得到结构稳定的光缆缆芯，使得光缆具有优良的抗拉、抗压、抗弯、抗扭转、以及抗冲击等力学性能和温度特性，并具有最小的几何体积。

由于我国地域辽阔、地形环境复杂，当在高海拔地区铺设光缆时，冰冻高寒及温度变化可能会导致光缆严重回缩，导致光缆的损耗剧增。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耐低温特种光缆及生产工艺，其能够减小光缆的回缩，减小低温时光缆的损耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐低温特种光缆，包括中心加强芯、光纤、松套管、连接管和护套，所述光纤位于所述连接管内，且所述松套管套设在所述连接管的外部；所述松套管环绕所述中心加强芯设置，且全部的所述松套管均位于所述护套内；所述光纤的热膨胀系数为α1，所述连接管的热膨胀系数为α2，所述松套管的热膨胀系数为α3,且α3＞α2＞α1；所述连接管的外壁沿其周向间隔开设有第一凹槽，所述连接管的内壁沿其轴向开设有第二凹槽，且所述第二凹槽开设在所述连接管靠近所述中心加强芯的侧壁上，沿垂直于所述连接管的轴向的平面，所述第二凹槽的横截面呈弧形。

进一步的，所述第一凹槽沿所述连接管的轴向间隔开设。

进一步的，所述第一凹槽沿其周向等间距开设，且所述第一凹槽沿其轴向等间距开设。

进一步的，沿远离所述连接管中心的方向，所述第一凹槽的横截面积增大。

进一步的，所述连接管内沿其轴向设置有加强绳。

进一步的，所述松套管的外部依次套设有PP薄膜和铠装层。

进一步的，所述松套管内填充有耐低温纤膏。

进一步的，位于所述连接管内的所述光纤的余长为0.4-0.6‰。

本发明的另一目的还在于提供一种制备权利要求1-8中任一权利要求所述的耐低温特种光缆的生产工艺，包括以下步骤：

S1、利用提纯的SiO₂光纤原料制备光纤预制棒；

S2、将制得的光纤预制棒进行熔炼以及表面处理，然后对光纤预制棒进行拉丝以及一次涂覆工艺；

S3、对经一次涂覆固化后的光纤进行张力筛选以及着色工艺，制备得到缆芯；

S4、利用光纤放线装置将缆芯从放线架上放出，然后将缆芯穿设过导向管，用以将纤膏涂覆在缆芯上，其中放线张力为30-80g；

S5、然后缆芯穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管包覆在缆芯外部；

S6、通过梯度冷却的方式对连接管进行冷却，即先利用20℃-45℃的水对连接管进行冷却，然后利用10℃-20℃的水对连接管进行冷却，再利用风冷对连接管进行固化、干燥；

S7、将步骤S6中的缆芯穿设进第二挤塑机中，通过第二真空装置将松套管包覆在连接管的外部；

S8、通过梯度冷却的方式对松套管进行冷却，即先利用30℃-45℃的水对松套管进行冷却，然后利用14℃-20℃的水对松套管进行冷却，再利用风冷对松套管进行固化、干燥；

S9、将步骤S8中制备的松套管经过层绞工艺绕设在中心加强芯的外部，并在松套管和中心加强芯之间填充阻水缆膏；

S10、将步骤S9中的光缆依次包覆阻水层和外护套，完成光缆的生产。

进一步的，在步骤S5中，将缆芯穿设进第一挤塑机中，同步地将加强绳穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管包覆在缆芯外部，并将加强绳嵌设在连接管中。

本发明的有益效果：

光缆在低温的使用环境中，光纤、连接管以及松套管由于温度的降低均会发生不同程度的收缩，因为α3＞α2＞α1，因而利用与松套管贴合的连接管能够减小松套管的收缩量，从而保证光缆的使用性能；

当松套管由于温度降低发生回缩后，会向连接管施加一定的压力；由于连接管的外壁开设有第一凹槽，使得连接管外壁的强度降低，因而松套管由于回缩产生的压力能够部分被连接管吸收；使得连接管通过压力发生部分形变，吸收了松套管的回缩力，从而减轻了低温对光纤在连接管内径向移动量的影响，从而也能够减小对光纤余长控制的不利影响，保证光缆使用时性能的稳定性；

同时，连接管的内壁沿其轴向开设有第二凹槽，且第二凹槽开设在连接管靠近所述中心加强芯的侧壁上；当连接管由于低温发生收缩时，开设在内部上的第二凹槽提高了内壁一侧的形变性能，因而使得连接管靠近中心加强芯一侧的内壁更易发生形变；当连接管由于其材料的性能回收时，会导致靠近中心加强芯一侧的内壁的回缩量大于另一相对侧的回缩量；当光纤由于低温回缩向远离中心加强芯的方向偏离时，能够将偏离后的光纤调整至靠近连接管中心的位置，从而保证光缆的工作性能。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明中松套管的示意图。

图中标号说明：1、中心加强芯；2、光纤；3、连接管；31、第一凹槽；32、第二凹槽；33、加强绳；4、松套管；5、护套；6、PP薄膜；7、纤膏；8、阻水层；9、铠装层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1和图2所示，本发明的一种耐低温特种光缆的一实施例，包括中心加强芯1、光纤2、松套管4、连接管3和护套5，其中若干光纤2位于连接管3的内部，并且松套管4套设在连接管3的外部。同时，光纤2的热膨胀系数为α1，连接管3的热膨胀系数为α2，松套管4的热膨胀系数为α3,且α3＞α2＞α1。因而利用热膨胀系数较小的连接管3能够减小套设在其外部的松套管4，从而减小光缆的回缩现象。本实施例中松套管4的材料选用PBT树脂，连接管3的材料经玻璃纤维增强的PBT树脂。

全部的松套管4环绕中心加强芯1设置，并且全部的松套管4均位于护套5内部。同时，松套管4的外部依次套设有PP薄膜6和铠装层9，本实施例中铠装层9选用钢带。由于PP薄膜6具有较好的热塑性能，在制备的过程中将压缩模具的压力能够将PP薄膜6填充至相邻的松套管4的缝隙中，并将松套管4包裹住。因而PP薄膜6冷却后固定在松套管4的外部，增大了松套管4制备后的稳定性，也保证了松套管4绞距和张力的一致性，提高了光缆的性能。同时通过PP薄膜6进一步的固定松套管4也能够减小低温下松套管4的收缩，减小光缆的回缩现象，从而能够改善光缆的温度特性。

连接管3的外壁沿其周向间隔开设有第一凹槽31，上述第一凹槽31能够沿连接管3的轴向延伸设置。光缆在低温的使用环境中，光纤2、连接管3以及松套管4由于温度的降低均会发生不同程度的收缩，因为α3＞α2＞α1，使得松套管4的收缩程度大于连接管3的收缩程度，大于光纤2的收缩程度。因而利用与松套管4贴合的连接管3能够减小松套管4的收缩量，从而保证光缆的使用性能。同时在制备光缆时，通过第二注塑机将松套管4直接包覆在连接管3的外部，因而松套管4的部分材料会牵涉在第一凹槽31内部，从而能够增大松套管4和连接管3之间的稳定性，从而也能够进一步的减小松套管4的回缩。

此外，第一凹槽31沿连接管3的外壁开设，在低温环境中，当松套管4由于温度降低发生回缩后，会向连接管3施加一定的压力。由于连接管3的外壁开设有第一凹槽31，使得连接管3外壁的强度降低，因而松套管4由于回缩产生的压力能够部分被连接管3吸收。使得连接管3通过压力发生部分形变，吸收了松套管4的回缩力，从而减轻了低温对光纤2在连接管3内径向移动量的影响，从而也能够减小对光纤2余长控制的不利影响，保证光缆使用时性能的稳定性。

第一凹槽31沿连接管3的轴向间隔开设，在制备光缆的过程中，通过第二注塑机将松套管4直接包覆在连接管3的外部，因而松套管4的部分材料会牵涉在第一凹槽31内部。利用沿轴向间隔开设的第一凹槽31能够进一步的减小松套管4沿其轴向的回缩，从而能够减小光缆的损耗，保证光缆工作性能的稳定性。

此外，第一凹槽31沿其周向等间距开设，并且第一凹槽31沿其轴向也等间距开设。第一凹槽31等间距开设便于根据第一凹槽31的开设数量和开设间距调试机器，从而便于连接管3的成型。同时第一凹槽31沿其周向均匀开设能够使得连接管3的壁厚更加规则，当松套管4向连接管3施加压力时，压力能够更加规律的作用在连接管3上，从而便于施加在连接管3上的各个方向的压力相互抵消。此外，由于第一凹槽31沿周向均匀开设，使得连接管3在压力的作用下的形变更加规律，从而能够减小对位于连接管3内部光纤2的影响。

连接管3内沿其轴向设置有加强绳33，利用加强绳33能够进一步的减小连接管3沿其轴向的回缩。由于制备松套管4时，松套管4的部分材料会牵涉在第一凹槽31内部，因而利用第一凹槽31和加强绳33的配合能够进一步的减小松套管4的回缩，从而减小光缆的损耗。

开设在连接管3外壁上的第一凹槽31沿远离连接管3中心的方向，其横街面积不断增大，即沿着远离连接管3的方向，第一凹槽31的开设面积逐渐增加。利用开设面积逐渐增大的第一凹槽31，既能够减小连接管3成型时第一凹槽31处的应力集中，同时也能够在成型松套管4时，能够增大松套管4和连接管3的接触面积，以增大松套管4和连接管3贴合时的紧密性。此外，利用开设面积逐渐增大的第一凹槽31，能够增大连接管3外壁处的形变量，使得连接管3能够吸收更多的压力；同时随着第一凹槽31的开设面积的变化，使得连接管3的形变能力也随之变化，因而能够减小对连接管3内壁，以及位于连接管3内部的光纤2的影响。

同时，连接管3的内壁沿其轴向开设有第二凹槽32，且第二凹槽32开设在连接管3靠近所述中心加强芯1的侧壁上。在低温的使用环境中，位于连接管3、松套管4以及连接管3内部的光纤2均会发生一定的收缩，使得光纤2在连接管3中的位置会向连接管3的外径向移动，从而利用上述位置的偏移实现余长储存。但是，在本申请中，当连接管3由于低温发生收缩时，开设在内部上的第二凹槽32提高了内壁一侧的形变性能，因而使得连接管3靠近中心加强芯1一侧的内壁更易发生形变。当连接管3由于其材料的性能回收时，会导致靠近中心加强芯1一侧的内壁的回缩量大于另一相对侧的回缩量。当松套管4绕设在中心加强芯1上后，当光纤2由于低温回缩向远离中心加强芯1的方向偏离时，由于靠近中心加强芯1的一侧内壁的回缩量较大，因而能够将偏离后的光纤2调整至靠近连接管3中心的位置，从而保证光缆的工作性能。

此外，沿垂直于连接管3的轴向的平面，第二凹槽32的横截面呈弧形。弧形开设的第二凹槽32能够减小连接管3加工时，第二凹槽32处的应力集中；同时，弧形开设的第二凹槽32能够减小对位于其内部的光纤2径向移动量的影响。

本申请中位于连接管3内的光纤2的余长为0.4-0.6‰，使得光缆能够抵消制备时的被拉伸量；同时也便于将节距控制在合理的范围内，以保证光缆的使用性能。

松套管4内填充有耐低温纤膏7，使得连接管3以及松套管4能够应用在-65℃～-50℃的环境中,因而当处于低温的使用环境中时，当连接管3以及松套管4发生回缩时也能够保证位于连接管3内部的光纤2具有足够的移动空间,从而保证光缆的正常工作。

一种制备上述耐低温特种光缆的生产工艺，其包括以下步骤：

S1、利用提纯的SiO2光纤2原料制备光纤2预制棒。

S2、将制得的光纤2预制棒进行熔炼以及表面处理，然后对光纤2预制棒进行拉丝以及一次涂覆工艺。

S3、对经一次涂覆固化后的光纤2进行张力筛选以及着色工艺，制备得到缆芯。

S4、利用光纤2放线装置将缆芯从放线架上放出，然后将缆芯穿设过导向管，用以将纤膏7涂覆在缆芯上，其中放线张力为30-80g。其中，为了提高连接管3以及松套管4的温度应用范围，本申请中纤膏7选用的是耐低温纤膏7。

S5、然后缆芯穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管3包覆在缆芯外部。

在将缆芯穿设进第一挤塑机中时，同步地将加强绳33穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管3包覆在缆芯外部，并将加强绳33嵌设在连接管3中。因而能够利用嵌设在连接管3内部的加强绳33能够减小连接管3沿其径向的收缩。

S6、通过梯度冷却的方式对连接管3进行冷却，即先利用20℃-45℃的水对连接管3进行冷却，然后利用10℃-20℃的水对连接管3进行冷却，再利用风冷对连接管3进行固化、干燥。

S7、将步骤S6中的缆芯穿设进第二挤塑机中，通过第二真空装置将松套管4包覆在连接管3的外部。

将松套管4通过注塑的方式包覆在连接管3的外部，能够提高连接管3和松套管4之间的紧密性。

S8、通过梯度冷却的方式对松套管4进行冷却，即先利用30℃-45℃的水对松套管4进行冷却，然后利用14℃-20℃的水对松套管4进行冷却，再利用风冷对松套管4进行固化、干燥。

S9、将步骤S8中制备的松套管4经过层绞工艺绕设在中心加强芯1的外部，并在松套管4和中心加强芯1之间填充阻水缆膏。

S10、将步骤S9中的光缆依次包覆阻水层8、铠装层9和外护套5，完成光缆的生产。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种耐低温特种光缆，其特征在于，包括中心加强芯、光纤、松套管、连接管和护套，所述光纤位于所述连接管内，且所述松套管套设在所述连接管的外部；所述松套管环绕所述中心加强芯设置，且全部的所述松套管均位于所述护套内；所述光纤的热膨胀系数为α1，所述连接管的热膨胀系数为α2，所述松套管的热膨胀系数为α3,且α3＞α2＞α1；所述连接管的外壁沿其周向间隔开设有第一凹槽，所述连接管的内壁沿其轴向开设有第二凹槽，且所述第二凹槽开设在所述连接管靠近所述中心加强芯的侧壁上，沿垂直于所述连接管的轴向的平面，所述第二凹槽的横截面呈弧形。

2.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，所述第一凹槽沿所述连接管的轴向间隔开设。

3.如权利要求2所述的耐低温特种光缆，其特征在于，所述第一凹槽沿其周向等间距开设，且所述第一凹槽沿其轴向等间距开设。

4.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，沿远离所述连接管中心的方向，所述第一凹槽的横截面积增大。

5.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，所述连接管内沿其轴向设置有加强绳。

6.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，所述松套管的外部依次套设有PP薄膜和铠装层。

7.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，所述松套管内填充有耐低温纤膏。

8.如权利要求1所述的耐低温特种光缆，其特征在于，位于所述连接管内的所述光纤的余长为0.4-0.6‰。

9.一种制备权利要求1-8中任一权利要求所述的耐低温特种光缆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用提纯的SiO₂光纤原料制备光纤预制棒；

S2、将制得的光纤预制棒进行熔炼以及表面处理，然后对光纤预制棒进行拉丝以及一次涂覆工艺；

S3、对经一次涂覆固化后的光纤进行张力筛选以及着色工艺，制备得到缆芯；

S4、利用光纤放线装置将缆芯从放线架上放出，然后将缆芯穿设过导向管，用以将纤膏涂覆在缆芯上，其中放线张力为30-80g；

S5、然后缆芯穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管包覆在缆芯外部；

S6、通过梯度冷却的方式对连接管进行冷却，即先利用20℃-45℃的水对连接管进行冷却，然后利用10℃-20℃的水对连接管进行冷却，再利用风冷对连接管进行固化、干燥；

S7、将步骤S6中的缆芯穿设进第二挤塑机中，通过第二真空装置将松套管包覆在连接管的外部；

S8、通过梯度冷却的方式对松套管进行冷却，即先利用30℃-45℃的水对松套管进行冷却，然后利用14℃-20℃的水对松套管进行冷却，再利用风冷对松套管进行固化、干燥；

S9、将步骤S8中制备的松套管经过层绞工艺绕设在中心加强芯的外部，并在松套管和中心加强芯之间填充阻水缆膏；

S10、将步骤S9中的光缆依次包覆阻水层和外护套，完成光缆的生产。

10.如权利要求9所述的生产工艺，其特征在于，在步骤S5中，将缆芯穿设进第一挤塑机中，同步地将加强绳穿设进第一挤塑机中，通过吸第一真空装置将连接管包覆在缆芯外部，并将加强绳嵌设在连接管中。

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