CN114460699A - 一种抗扭曲光缆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于线缆领域，尤其涉及一种抗扭曲光缆。其包括：护套层以及被护套层包覆在其轴心处的芯线；所述护套层轴心处设有内径大于芯线外径的轴心腔，轴心腔内壁和芯线分离，且轴心腔与芯线之间设抗扭抗压结构；所述抗扭抗压结构由若干在光缆径向截面上呈向外凸起的圆弧形加强件构成，所述圆弧形加强件沿芯线周向采用顺时针或逆时针同向搭接的方式均匀设置，其圆弧形的两端分别为抵接端和搭接端，抵接端向内抵接在芯线的外表面，搭接端搭接在同一搭接方向、与其相邻的加强件外侧；所述加强件还还向外抵接在轴心腔的内壁上。本发明公开了一种独特的抗扭曲结构，可适用于现有光缆的改进，使其具备良好的抗扭曲能力，具有良好的适用性。
Description
技术领域
本发明属于线缆领域，尤其涉及一种抗扭曲光缆。
背景技术
架空光缆(aerial cable)，也称空挂光缆，是一种架挂在电杆上使用的光缆。架空光缆敷设方式可以利用原有的架空明线杆路，节省建设费用、缩短建设周期。架空光缆挂设在电杆上，要求能适应各种自然环境。一般用于长途二级或二级以下的线路，适用于专用网光缆线路或某些局部特殊地段。
但是，现有的空挂光缆在结构上存在一定的缺陷，如在自然环境的强风力环境中使用时，光缆容易发生损坏。如部分沿海地区的空挂光缆，由于长期受强风力作用，导致光缆产生一定的扭转以及形成拉扯应力，由于光缆本身的特殊性，其受到扭转和拉扯应力时容易加快其老化、影响传输性能或发生损伤甚至损坏。因此，在部分环境风力较大的地区中，空挂光缆的检修率居高不下。为提高空挂光缆的抗风力性能，目前大部分改进均是增加光缆最外侧的保护层结构，空挂光缆的线径不断地增大、质量/长度比也越来越大，增加了架设难度以及明线杆路的负荷。
因此，开发质轻、具有良好抗扭曲性能的光缆结构对于改善架空光缆使用效果、延长使用寿命具有十分重大的意义。
发明内容
为解决现有的光缆不具备优异的抗扭曲能力，尤其是光缆在受到自然环境中强风力作用时，光缆扭曲导致护套层收缩压紧光缆内部的芯线，容影响传输性能等问题，本发明提供了一种抗扭曲光缆。
本发明的目的在于：
一、提供一种具有良好结构适应性的抗扭曲光缆结构，提高光缆的抗扭曲能力；
二、能够降低常规加强件带来的光缆比重过大，导致的架空难度较大的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种抗扭曲光缆，包括：
护套层以及被护套层包覆在其轴心处的芯线；
所述护套层轴心处设有内径大于芯线外径的轴心腔，轴心腔内壁和芯线分离，且轴心腔内壁与芯线之间设有抗扭抗压结构；
所述抗扭抗压结构由若干在光缆径向截面上呈向外凸起的圆弧形加强件构成，所述圆弧形加强件沿芯线周向采用顺时针或逆时针同向搭接的方式均匀设置，其圆弧形的两端分别为抵接端和搭接端，抵接端向内抵接在芯线的外表面，搭接端搭接在同一搭接方向、与其相邻的加强件外侧；
所述加强件还还向外抵接在轴心腔的内壁上。
作为优选，
所述加强件采用氟硅橡胶进行制备。
作为优选，
所述氟橡胶为3#氟硅橡胶或1#氟硅橡胶或26型橡胶。
作为优选，
所述加强件与芯线外表面的静摩擦系数≤0.3。
作为优选，
所述护套层外设有外护套，护套层和外护套之间设有缓冲层；
所述缓冲层为齿形管。
作为优选，
所述齿形管由沿光缆周向交替向内和向外开口的矩形构成。
作为优选，
所述芯线由包带层绕包若干光纤构成。
作为优选，
所述光纤为单根光纤或多根光纤构成的光纤束。
本发明的有益效果是：
1)本发明设计了一种独特的抗扭曲结构，可适用于现有光缆的改进，使其具备良好的抗扭曲能力，具有良好的适用性；
2)结构简洁并且采用轻质材料进行制备，能够有效降低光缆的重量；
3)通过亚稳态结构的配合，使得光缆在受力解除后能够快速、自发地恢复。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的一种扭曲状态示意图；
图中：100护套层，101轴心腔，200包带层，300光纤，400抗扭抗压结构，401加强件，401a搭接端，401b抵接端，500齿形管，600外护套。
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所示的抗扭曲光缆，其具体包括：
护套层100以及被护套层100包覆在其轴心处的芯线，所述芯线由包带层200包束若干光纤300构成；
具体本实施例所述包带层200为无纺布包带，所述光纤300为单根光纤或多根光纤构成的光纤束，可根据实际需求和应用场景进行选择；
所述护套层100轴心处设有内径大于芯线外径的轴心腔101，轴心腔101内壁和芯线分离，且轴心腔101内壁与芯线之间设有抗扭抗压结构400；
具体的，
所述抗扭抗压结构400如图1所示，由若干在光缆径向截面上呈向外凸起的圆弧形加强件401构成，并且加强件401采用氟硅橡胶进行制备，氟硅橡胶在成型后具有良好的强度和较为适中的硬度，但同时又具备良好的弹性，是目前试生产试验中效果较好的原料种类，具体的，本实施例采用市售的3#氟硅橡胶进行制备，经试验2#氟硅橡胶使用效果较差，1#氟硅橡胶和26型氟硅橡胶也同样能够达到所需的性能需求，因此作为相对较优的选择，应当选用如本实施例所述的3#氟硅橡胶，和/或其余常规的1#氟硅橡胶或26型橡胶进行加强件401的制备；
所述圆弧形加强件401沿芯线周向采用顺时针或逆时针同向搭接的方式均匀设置，本实施例采用顺时针搭接的方式进行加强件401设置，如图1所示，在光缆的径向截面上，其圆弧形的两端分别为抵接端401b和搭接端401a，抵接端401b向内抵接在芯线的外表面，搭接端401a顺时针搭接在与其相邻的加强件401外侧，且所述加强件401还向外抵接在轴心腔101的内壁上，芯线轴向的加强件401整体形成类似于瓦片的搭接方式。
在常规的光缆中，加强件多选用截面为圆形的不锈钢或其他特种合金线材，设置在光缆的轴心处，其主要起到增强光缆轴向定型和提高光缆抗拉强度等力学性能的作用，但是截面为圆形的加强件并不能起到强化光缆抗扭曲性能的作用，同时其在受压时也无法形成有效缓冲，因此光缆通常还需要设置额外的不锈钢金属网保护层，以强化光缆的抗扭曲性能；
在本发明技术方案中，通过设置特殊结构且以特殊的瓦接方式搭接配合的加强件401，能够同时起到常规圆形加强件和不锈钢金属网保护层的效果，更能够进一步产生避免扭曲导致光缆芯线内光纤300受损的效果；
具体的，
由于瓦接的方式具有良好的相对稳定性，能够起到良好的径向支撑和轴向定型的效果，能够避免轴心腔101向内塌陷，同时由于其有效分隔了芯线和护套层100，并且其间形成大量的空隙能够作为缓冲空间，在光缆受到径向外力作用时能够避免芯线直接受力受损；
另一方面，由于其独特的结构和设置方式，其并非如常规的不锈钢金属网保护层等采用绝对稳定的设置方式，本发明的加强件401是处于相对稳定的状态，其稳定取决于相邻加强件401相互的搭接连接、芯线对其产生的弱支撑以及轴心腔101对其产生的限位作用三个因素；
三因素任一发生改变均会导致其稳态发生改变，因此，在受到外力作用时，如受到径向压力作用，抵接在轴心腔101内壁的部分受力，受力方向上的加强件401的弧度减小、趋于扁平化变形，抵接端401b会逐渐趋于切向抵接在芯线的外表面，因此实际芯线虽然也会受力，但其受力较小，大部分外力通过加强件401变形的方式被缓冲吸收，同时在轴心腔101内形成更多的缓冲空间，配合护套层100的压缩变形，避免光缆直接受力；
而当光缆受到扭转力的作用时，如本实施例中，受到顺时针的扭转力作用时，其会与受到径向外力作用类似，加强件401会相对均匀地减小弧度、类似地扁平化变形，以配合护套层100在受到扭曲力时轴心腔101的收缩变形，同时对芯线的抵接逐渐转变为切向抵接，因而不会带动芯线扭转，而受到逆时针作用力时，会导致加强件401在芯线外侧产生逆时针的一定位移，由于抵接端401b和搭接端401a的移动比例差，导致其在光缆径向截面上的弧度减小，对在芯线和相邻加强件401配合所形成的支撑作用下，对轴心腔101形成更强的支撑，而轴心腔101受到较强支撑作用后无法进一步收缩，则能够有效地抵抗扭转力外力对护套层100的作用，因此，加强件401所形成的亚稳定抗扭抗压结构400，对于双向扭曲均具有良好的抵抗效果；
另外经试验，若进一步控制加强件401与芯线外表面的静摩擦系数≤0.3的情况下，具体可参考如图2所示的状态，加强件401弧度改变的同时，能够形成类似收缩效果并带动芯线产生较弱的位移趋势，使得加强件401在光缆径向截面上的一侧收缩聚拢，另一侧能够空余出较大的空间，以确保芯线能够更少地受到护套层100扭转收缩的影响；
而外力解除后，上述变形后的加强件401本身具有弹性恢复力促使其恢复原本的形态，再加上芯线和轴心腔101对其的作用力，使其能够更加快速地恢复至初始状态，因此具有更长的使用寿命。
进一步的，
所述的护套层100外设有外护套600，护套层100和外护套600之间设有缓冲层，缓冲层为齿形管500；
所述齿形管500由沿光缆周向交替向内和向外开口的矩形构成，齿形管500的设置能够进一步提高光缆的缓冲抗压效果，另一方面，其面对扭力时能够使得外护套600和护套层100形成扭力差，对扭转力产生缓冲作用，减少由于扭转导致光缆整体收缩对于芯线的挤压作用，进一步强化了光缆的抗压性能和抗扭曲性能。
Claims (8)
1.一种抗扭曲光缆，其特征在于，包括：
护套层以及被护套层包覆在其轴心处的芯线；
所述护套层轴心处设有内径大于芯线外径的轴心腔，轴心腔内壁和芯线分离，且轴心腔内壁与芯线之间设有抗扭抗压结构；
所述抗扭抗压结构由若干在光缆径向截面上呈向外凸起的圆弧形加强件构成，所述圆弧形加强件沿芯线周向采用顺时针或逆时针同向搭接的方式均匀设置，其圆弧形的两端分别为抵接端和搭接端，抵接端向内抵接在芯线的外表面，搭接端搭接在同一搭接方向、与其相邻的加强件外侧；
所述加强件还还向外抵接在轴心腔的内壁上。
2.根据权利要求1所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述加强件采用氟硅橡胶进行制备。
3.根据权利要求2所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述氟橡胶为3#氟硅橡胶或1#氟硅橡胶或26型橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述加强件与芯线外表面的静摩擦系数≤0.3。
5.根据权利要求1所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述护套层外设有外护套，护套层和外护套之间设有缓冲层；
所述缓冲层为齿形管。
6.根据权利要求5所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述齿形管由沿光缆周向交替向内和向外开口的矩形构成。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述芯线由包带层绕包若干光纤构成。
8.根据权利要求7所述的一种抗扭曲光缆，其特征在于，
所述光纤为单根光纤或多根光纤构成的光纤束。
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