CN114924367A

CN114924367A - 一种抗冲击光缆

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Publication number: CN114924367A
Application number: CN202210602384.9A
Authority: CN
Inventors: 王怀坤; 何园园
Original assignee: Futong Group Co Ltd
Current assignee: Futong Group Co Ltd
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2042-05-30
Also published as: CN114924367B

Abstract

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种抗冲击光缆。其包括由外至内依次设置的外护套、内护套和芯线；所述芯线、内护套和外护套同轴心设置；所述内护套和外护套之间设有若干沿光缆轴向设置的承条，若干所述承条在光缆周向方向上均匀设置；所述承条在光缆的径向截面上呈一端闭口、一端开口的折线形或曲线形；所述承条闭口端和开口端沿光缆的径向方向分别处在内侧和外侧，承条闭口端嵌设在内护套的外表面，开口端插接在外护套中，所述承条开口端与外护套之间形成空腔。本发明通过合理的结构设置，结合改进得到的新型吸能填料，能够大幅度提高光缆的抗冲击性能。

Description

一种抗冲击光缆

技术领域

本发明属于光缆领域，尤其涉及一种抗冲击光缆。

背景技术

光缆是一种非常常用且发展相对成熟的通讯线缆，针对不同的使用场景、使用环境应有对应的性能要求。但无论何种性能的光缆，抗压性能均需考虑，因为良好的抗压性能是保证光缆能够在复杂的自然或人工环境中长期保持结构完整性、确保通讯正常的最重要的性能之一。

现有的光缆虽然具有良好的抗压性能，但是其仅是针对于作用过程较为缓慢的外力，如踩踏、挤压、弯折等，此类的外力作用均能够通过现有的光缆抗压结构进行良好的缓冲缓解。而对于瞬间作用的强作用力，即冲击力，现有的光缆并没有良好的抵抗性，如在抢险救灾现场、矿井矿洞等特殊场景使用时，容易受到落石等瞬间强冲击力作用，发生断缆、断纤等问题，最终导致通讯受阻，产生极大的安全隐患。为此，抗冲击光缆是一个重要的研究方向。

发明内容

为解决现有的光缆抗冲击性能相对较差，尤其在矿井矿洞或抢险救灾等环境复杂的现场使用时，现有的光缆容易受到强冲击力作用，导致断缆断纤等问题发生，本发明提供了一种抗冲击光缆。

本发明的目的在于：

一、提高光缆的抗冲击性能；

二、光缆受到冲击作用时能够形成多级缓冲保护；

三、确保光缆具有良好的结构稳定性和良好的弯折性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种抗冲击光缆，包括：

由外至内依次设置的外护套、内护套和芯线；

所述芯线、内护套和外护套同轴心设置；

所述内护套和外护套之间设有若干沿光缆轴向设置的承条，若干所述承条在光缆周向方向上均匀设置；

所述承条在光缆的径向截面上呈一端闭口、一端开口的折线形或曲线形；

所述承条闭口端和开口端沿光缆的径向方向分别处在内侧和外侧，承条闭口端嵌设在内护套的外表面，开口端插接在外护套中，所述承条开口端与外护套之间形成空腔；

所述空腔内填充有吸能填料；

所述吸能填料为高蠕变吸能填料；

所述高蠕变吸能材料的制备方法为：

将羟基封端聚硅氧烷和200～500目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:(15～25)g的比例混合，置于烘箱中以60～80℃恒温处理150～210min，随后与其1.0～1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫颗粒浸渍于负载液中，0.5～0.6atm低压条件下超声震荡8～10min，取出后晾至无液体滴落后，置于密封容器中，在三氟化硼气氛中于90～105℃条件下热处理10～14h去除剩余的溶剂、改性，即完成高蠕变吸能填料的制备。

作为优选，

所述承条为V形、U形或匚形。

作为优选，

所述内护套轴心处沿光缆轴向设有内腔，内腔内设有由空心圆管形成的主束管层。

作为优选，

所述主束管层外表面与内腔壁之间设有不锈钢编织保护层。

作为优选，

所述芯线外套设有椭圆形空心束管；

所述芯线外壁抵接在椭圆形空心束管沿光缆径向截面短轴方向的两端，椭圆形空心束管沿光缆径向截面长轴方向的两端向外抵接在主束管层内壁。

作为优选，

所述芯线由内束管包覆若干光纤线构成。

作为优选，

所述光纤线为单根光纤或多根光纤构成的光纤束、光纤带。

本发明的有益效果是：

1)通过合理的结构和填料设置，大大提高了光缆的抗冲击性能；

2)通过改进得到新型的吸能填料，能够大幅度提高光缆的抗冲击性能；

3)使得光缆保持良好的结构稳定性和弯曲性能。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所制得吸能填料的微观结构表征图；

图3为本发明光缆的变形结构示意图；

图中：100外护套，200内护套，300主束管层，301不锈钢编织保护层，400椭圆形空心束管，500芯线，501光纤线，502内束管，600承条，700吸能填料。

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所示的吸能抗冲击光缆，其具体包括：

由外至内依次设置的外护套100、内护套200和芯线500；

所述芯线500由内束管502包覆若干光纤线501构成，所述光纤线501为单根光纤或多根光纤构成的光纤束、光纤带；

所述芯线500、内护套200和外护套100同轴心设置，内护套200设置在芯线500外侧，主要起到缓冲保护的作用，而外护套100设置在内护套200外侧，主要起到防磨、防腐蚀等机械保护作用；

所述内护套200和外护套100之间，设有若干沿光缆轴向设置的承条600，若干所述承条600在光缆周向方向上均匀设置；

所述承条600在光缆的径向截面上呈一端闭口、一端开口的折线形或曲线形，其通常可为V形、U形或匚形或类似结构，其闭口端和开口端沿光缆的径向方向分别处在内侧和外侧，承条600闭口端嵌设在内护套200的外表面，开口端插接在外护套100中，形成稳定设置；

所述承条600开口端的凹槽底部与外护套100分离，形成空腔，所述空腔内填充有吸能填料700；

所述吸能填料700具体为高蠕变吸能填料，其具体由以下工艺进行制备：将羟基封端聚硅氧烷和200～500目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:(15～25)g的比例混合，置于烘箱中以60～80℃恒温处理150～210min，随后与其1.0～1.1倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫颗粒浸渍于负载液中，0.5～0.6atm低压条件下超声震荡8～10min，取出后晾至无液体滴落后，置于密封容器中，在三氟化硼气氛中于90～105℃条件下热处理10～14h去除剩余的溶剂、改性，即完成高蠕变吸能填料的制备；

本实施例中，制备高蠕变吸能填料的具体工艺参数为：

将甲基羟基硅油和240目二氧化硅细粉以体积质量比100mL:20g的比例混合，置于烘箱中以60℃恒温处理180min，随后与其1.05倍体积的异丙醇混合形成负载液，将聚氨酯泡沫浸渍于负载液中，0.5atm低压条件下超声震荡8min，取出后晾至无液体滴落后，置于密封容器中，在三氟化硼气氛中于95℃条件下热处理12h后，得到高蠕变吸能填料，所得高蠕变吸能材料进行SEM表征如图2所示，其具有三维网络结构，且在三维网络结构的基础上，还形成了缠连的细丝，形成多级微纳结构配合，三维网络结构具有良好的蠕变性，受到瞬时作用力作用时，缠连的细丝难以短时间张开，而是受力“绷紧”产生硬化，超出承受阈值时三维网络结构会在细丝作用下断裂；

所以所得的高蠕变吸能填料具备良好的蠕变性和抗冲击能力，其能够适应性地填充在任一形状的承条600与外护套100之间的空腔内，具有良好的使用适配性，即便光缆弯曲、弯折导致空腔变形，其良好的蠕变性也能够使其快速、适应性地进行变形，且其在受到冲击作用时能够快速产生硬化效果，若仅仅产生硬化效果，在超过承力阈值后力仍容易向内传导，与本研发团队在前研发的202010091401.8方案所不同的是，202010091401.8结构光缆中，采用SAP凝胶提高光缆的抗压性能，其在光缆受力时能够及时产生硬化以实现对光缆的抗压机械保护，而本发明技术方案中的高蠕变吸能填料经过合理的改进，其不仅仅产生硬化，还能够通过硬化和“碎裂”的方式产生更加显著的吸能效果；

在接近光缆抗冲击性能极限时，高蠕变吸能填料通过断裂的方式吸收大量的外界冲击力，阻断力的进一步传导，进一步提高了光缆的抗冲击能力；

因此，在上述结构的配合下，如图3所示光缆受到冲击力时，无论是否是承条600方向直接受力，外护套100都会快速变形，带动承条600与外护套100之间的空腔形状快速改变，在变形过程中对空腔内的吸能填料700产生瞬时较大的作用力，在该压力作用下，吸能填料700快速硬化吸能，能够阻碍内护套200进一步向内的压缩变形，同时当压力超过吸能填料700的承力阈值后，吸能填料700能够通过断裂、破碎的方式进一步吸收冲击力，而非如在先研发的SAP凝胶仅产生变形硬化，相较于后者，其具有更优秀的瞬时吸能效果，使得冲击力能够极大幅度地受到削弱，本发明中，承条600在光缆周向呈均匀间隔的分体设置也是为了确保吸能填料700具有较低的“破碎”阈值，以避免在过大的冲击力作用下仅凭其硬化无法及时吸收冲击力的问题发生，在外力消失后，其逐渐恢复变软，具备良好的蠕变性，能够在空腔的限制下再次恢复成原状。

进一步的，

所述内护套200轴心处沿光缆轴向设有内腔，内腔内设有由空心圆管形成的主束管层300，主束管层300外表面与内腔壁之间设有不锈钢编织保护层301，其作为常规层绞式光缆的抗压保护层，在本发明技术方案中起到进一步阻断外力向内传导的作用，并且其也能够起到一定的由内至外的支撑作用，能够使得吸能填料700受力后更快地产生硬化，提高其响应速率；

同时，所述芯线500外套设有椭圆形空心束管400；

所述芯线500外壁抵接在椭圆形空心束管400沿光缆径向截面短轴方向的两端，椭圆形空心束管400沿光缆径向截面长轴方向的两端向外抵接在主束管层300内壁；

通过椭圆形空心束管400的设置，能够进一步避免芯线500的直接受力，即便光缆发生一定变形也不会对芯线500内的光纤线501产生直接的作用力。

以等规格、等芯数以及填充量相等的202010091401.8的SAP凝胶光缆与本发明光缆进行冲击试验，将其置于载荷试验台上归零后，向光缆施加2kN的冲击作用力，经本发明光缆传导，载荷试验台上实测载荷为1.2kN，而202010091401.8的SAP凝胶光缆载荷试验台的实测载荷为1.1kN，而提高冲击作用力至4kN后，本发明光缆对应的载荷试验台实测载荷为1.9kN，而202010091401.8的SAP凝胶光缆载荷试验台的实测载荷为2.8kN。可以看出，再中低载荷冲击力作用下，本发明光缆与202010091401.8的SAP凝胶光缆载表现得性能相近，而对于更大载荷的情况，本发明光缆则能够更加有效地实现抗冲击。

Claims

1.一种抗冲击光缆，其特征在于，包括：

由外至内依次设置的外护套、内护套和芯线；

所述芯线、内护套和外护套同轴心设置；

所述空腔内填充有吸能填料；

所述吸能填料为高蠕变吸能填料；

所述高蠕变吸能材料的制备方法为：

2.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述承条为V形、U形或匚形。

3.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述主束管层外表面与内腔壁之间设有不锈钢编织保护层。

5.根据权利要求4所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述芯线外套设有椭圆形空心束管；

6.根据权利要求1所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述芯线由内束管包覆若干光纤线构成。

7.根据权利要求6所述的一种抗冲击光缆，其特征在于，

所述光纤线为单根光纤或多根光纤构成的光纤束、光纤带。