CN116107048A - 全干式光缆的光单元生产系统、方法及全干式光缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全干式光缆的光单元生产系统，包括光纤放线架以及沿光纤的前进路径上依次布置的光纤扭转件、集束模具、粉末喷洒机构、挤出机和牵引组件；光纤扭转件通过动力机构驱动进行正、反转，所述光纤扭转件具有周向均匀布置的多个走线通孔，集束模具具有集束孔；粉末喷洒机构用于喷洒阻水粉和润滑粉，在粉末喷洒机构喷洒粉末时，光纤扭转件进行正、反转；挤出机用于挤制松套管从而形成光单元；牵引组件用于牵引光单元行进。本发明的光纤扭转件对光纤的扭转不仅能有利于阻水粉在松套管内的均匀分布，可有效保证松套管的阻水性能，也有利于光纤在松套管内的余长一致性，同时也有利于进一步减小松套管尺寸，降低产品成本。

Description

全干式光缆的光单元生产系统、方法及全干式光缆

技术领域

本发明属于光单元生产设备领域，更具体地，涉及全干式光缆的光单元生产系统、方法及全干式光缆。

背景技术

全干式松套管因为无油膏填充的优点在光缆生产中得到日益广泛的应用，为保证松套管的阻水性能，需要放入松套管专用阻水纱，由于阻水纱含有粘接剂，在和光纤不规则地绞在一起时很容易贴在松套管内壁上，不仅会形成阻水纱和光纤的局部堆积而产生过大的余长，也会造成对光纤的挤压使其受力，为避免此种情况，需要较大的松套管尺寸以保证足够的松套管内部空间，不利于松套管的外径和成本控制；而采用阻水粉阻水可克服上述问题，但是常规方法只能将其喷洒在光纤上带入松套管，阻水粉不容易在光纤上形成均匀的分布，造成阻水性能不可靠。

为保证阻水需要耗费大量的阻水粉，阻水粉过多会影响管道内壁与光纤摩擦系数急剧增加，以至严重影响光纤余长及余长一致性，使松套管尺寸不能做的更小，造成不利于松套管外径和成本控制的下降以及套管光纤密度的提高；过多的阻水粉还会造成光纤衰减的微弯损耗的增加，也容易附着在管道内壁造成输送管道堵塞等故障。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了全干式光缆的光单元生产系统、方法、产品及全干式光缆，扭转环的扭转有利于阻水粉在松套管内和光纤上的均匀分布，可有效保证松套管的阻水性能，有利于保证光纤余长一致性，也有利于进一步减小松套管尺寸，降低产品成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，包括光纤放线架以及沿光纤的前进路径上依次布置的光纤扭转件、集束模具、粉末喷洒机构、挤出机和牵引组件，并且：

所述光纤放线架用于放出多根光纤；

所述光纤扭转件通过动力机构驱动进行正、反转，所述光纤扭转件具有周向均匀布置的多个走线通孔，所述走线通孔用于让光纤周向均匀穿过扭转模具；

所述集束模具具有集束孔，以用于将穿过所述光纤扭转件的所有光纤收拢在一起形成光纤束；

所述粉末喷洒机构用于给穿过集束模具的光纤束上喷洒阻水粉和润滑粉，并且在所述粉末喷洒机构喷洒阻水粉和润滑粉时，所述光纤扭转件进行正、反转，以使阻水粉和润滑粉渗入光纤之间以及使阻水粉和润滑粉包裹光纤束，其中，所述润滑粉为滑石粉或石墨粉；

所述挤出机用于在喷洒有阻水粉的光纤束的外周挤制松套管从而形成光单元；

所述牵引组件用于牵引光单元行进。

优选地，所述粉末喷洒机构包括沿着气流的流动方向依次布置的干燥风送风系统、等离子发生器、恒压控制器和喷粉模具，所述干燥风送风系统用于输送经干燥处理的空气，以让所输送的空气的湿度保持在设定范围内，干燥的空气经过等离子化发生器处理后形成等离子气流后经过恒压控制器，从恒压控制器流出的等离子气流将阻水粉和润滑粉分别从喷粉模具的第一注入孔和第二注入孔吹入喷粉模具的内腔，所述恒压控制器用于让使等离子气流保持恒定压力。

优选地，所述喷粉模具包括沿光纤的移动方向依次连接的导引模和注射模，所述第一注入孔和第二注入孔均设置在所述注射模上，所述第一注入孔和第二注入孔沿光纤前进的方向依次布置，以使阻水粉先与光纤束混合，然后润滑粉再与光纤束和阻水粉混合，所述注射模插入所述挤出机的机头。

优选地，所述注射模的内腔具有与所述第一注入孔相通的内流道和与所述第二注入孔相通的外流道，内流道被外流道所包围，从而使阻水粉外围包裹一层润滑粉。

优选地，所述注射模上的光纤出口的端部为圆形并且横截面积为A₁，所述挤出机的机头上的套管挤出口的端部为圆环形并且圆环的内径为A₂，50％≤A₁/A₂≤90％。

优选地，所述粉末喷洒机构还包括粉末自动计量喂送装置，以根据光单元的移动速度进行自动匹配吹入注射模的内腔的阻水粉和润滑粉的量。

优选地，所述走线通孔为4～12个，走线通孔的直径0.5mm～6mm。

按照本发明的另一个方面，提供了一种全干式光缆的光单元生产系统生产光单元的方法，包括以下步骤：

1)各根光纤分别从放线架上放出；

2)每根光纤分别穿过光纤扭转件上的一个走线通孔，然后通过集束模具的集束孔收拢为光纤束；

3)光纤束穿过粉末喷洒机构后穿过挤出机的机头，然后连接到牵引组件上；

4)牵引光纤行进，同时光纤扭转件正、反转来扭转光纤，粉末喷洒机构向光纤束上喷上阻水粉和润滑粉，挤出机挤出松套管包裹光纤束、阻水粉和润滑粉，从而形成光单元。

按照本发明的另一个方面，提供了一种全干式光缆，其包括按照所述生产光单元的方法所生产的光单元，所述松套管的外径为1.0mm～4.0mm，优选在1.0mm～2.0mm。

优选地，所述全干式光缆，其所述的松套管的材质为PBT、PP、TPE或TPEE。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明可有效保证多芯松套管生产的阻水性能。在采用阻水粉生产全干式的光单元时，光纤扭转件的正、反转带动光纤也正、反扭转，有利于阻水粉和润滑粉在松套管内的均匀混合和分布，可有效保证松套管的阻水性能，特别是生产多芯光纤如12芯以上松套管时，该效果愈加明显和突出。

2)本发明有利于多芯松套管中各光纤余长一致性。多芯光纤松套管在生产过程中的牵引轮上，由于跑道效应的存在以及各光纤受到的摩擦力大小不一，各光纤余长一致性差，长短不一。由于润滑粉的存在以及光纤扭转件的转动，使光纤成为一个束状的光纤束整体，特别有利各光纤余长一致性，也有利于进一步减小松套管尺寸，降低产品成本。

3)分布在光纤束的外周的阻水粉和润滑粉形成的混合粉末，特别是微小的润滑粉，能够形成微晶核，有利于促进松套管的结晶，更进一步提高松套管生产的效率。

附图说明

图1是本发明中光单元生产系统的结构示意图；

图2是本发明中喷粉模具的示意图；

图3是本发明的粉末喷洒机构喷粉的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，全干式光缆的光单元生产系统，包括光纤放线架以及沿光纤1.1的前进路径上依次布置的光纤扭转件2、集束模具5、粉末喷洒机构6、挤出机3和牵引组件，并且：

所述光纤放线架用于放出多根光纤1.1；所述光纤1.1优选为2～36根。

所述光纤扭转件2通过动力机构驱动进行正、反转，所述光纤扭转件2具有周向均匀布置的多个走线通孔，所述走线通孔用于让光纤1.1周向均匀穿过扭转模具。所述走线通孔优选为4～12个，走线通孔的直径0.5mm～6mm。

所述集束模具5具有集束孔，以用于将穿过所述光纤扭转件2的所有光纤1.1收拢在一起形成光纤束。

所述粉末喷洒机构6用于给穿过集束模具5的光纤束上喷洒阻水粉和润滑粉，阻水粉和润滑粉组成光纤束上的混合粉末，并且在所述粉末喷洒机构6喷洒阻水粉和润滑粉时，所述光纤扭转件2进行正、反转，以使阻水粉和润滑粉渗入光纤1.1之间以及使阻水粉和润滑粉包裹光纤束，其中，所述润滑粉为滑石粉或石墨粉；

所述牵引组件用于牵引光单元行进，牵引组件包括湿牵引装置4和收线轮，收线轮设置在收线架7上。

所述挤出机3用于在喷洒有阻水粉的光纤束的外周挤制松套管3.4。所述的松套管3.4的材质优选为PBT、PP、TPE或TPEE，所述松套管3.4的外径优选为1.0mm～4.0mm。

进一步，所述粉末喷洒机构6包括沿着气流的流动方向依次布置的干燥风送风系统、等离子发生器、恒压控制器和喷粉模具，所述干燥风送风系统用于输送经干燥处理的空气，以让所输送的空气的湿度保持在设定范围内，干燥的空气经过等离子化发生器处理后形成等离子气流后经过恒压控制器，从恒压控制器流出的等离子气流将阻水粉和润滑粉分别从喷粉模具的第一注入孔6.1和第二注入孔6.2吹入喷粉模具的内腔，恒压控制器用于让使等离子气流保持恒定压力。所述粉末喷洒机构6还包括粉末自动计量喂送装置，以根据光单元的移动速度进行自动匹配吹入注射模的内腔的阻水粉和润滑粉的量。

润滑粉的添加，其作用有二：其一、由于润滑粉(滑石粉末、石墨粉末)的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，当挤出机3挤出的高分子材料在遇水冷却收缩和结晶成型的过程中，光纤1.1在松套管3.4内滑动阻力小，各光纤1.1之间的相对粘附力也相对小，可解决余长一致性控制的难题，余长一致性好，也更好控制；其二、润滑粉(滑石粉末、石墨粉末)具有润滑性、抗黏、助流、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、与熔融的松套管3.4的高分子材料(PBT、PP等)相接触时，不仅具有吸附力强等优良的物理，而且润滑粉能够形成微晶核的化学特性，提高了形成松套管3.4的材料结晶度，降低了松套管3.4的后收缩，使松套管3.4余长稳定性更强，松套管3.4存放时间更长，使生产调控安排的周期更宽，更利于生产。结合以上两个方面，添加了润滑粉的松套管光单元可以有更小的管径、更稳定且更容易控制的余长。

尤其需要注意的是，采用润滑粉作为微晶核控制松套管结晶时，需要使润滑粉充分而均匀的与松套管内壁接触，接触不充分会导致促进结晶的效果削弱，不均匀会导致套管收缩不稳定，两者皆导致余长较不容易稳定的控制在理想范围之内，甚至有可能导致松套管的收缩周向不均。为了克服这一问题，使润滑粉充分而均匀的与松套管内壁接触，是光纤在进入松套管时往复扭转，持续这一操作，使光纤将其表面附着的润滑粉充分且均匀地与松套管内壁接触，避免松套管出现周向收缩不均匀，且余长更容易控制。

干燥风送风系统对空气干燥(干燥风送风系统包括送风装置和对空气进行干燥的空气干燥器)可以避免加入的阻水粉受潮，恒压控制器可确保松套管3.4内收缩压力与外界保持基本平衡，既不使阻水粉回流到喷粉模具的内腔，也不因欠压造成松套管3.4的内径波动过大；恒压控制器吹出的恒压的气流将阻水粉吹入喷粉模具的内腔后，不仅可以消除阻水粉和润滑粉在通过路径及模具管壁粘附堆积，也可消除喷粉模具内的光纤1.1之间因摩擦产生的静电吸附引起的衰减变化。

进一步，所述喷粉模具包括沿光纤1.1的移动方向依次连接的导引模2.1和注射模，所述第一注入孔6.1和第二注入孔6.2均设置在所述注射模上，所述第一注入孔6.1和第二注入孔6.2沿光纤1.1前进的方向依次布置，所述注射模插入所述挤出机3的机头。所述注射模包括模架2.2和注射针头2.3，所述模架2.2套装在所述注射针头2.3的外侧，所述导引模2.1和注射针头2.3沿光纤1.1的移动方向依次连接在一起，所述第一注入孔6.1贯穿所述模架2.2和注射针头2.3，所述第二注入孔6.2贯穿所述模架2.2和注射针头2.3。所述注射模的内腔具有与所述第一注入孔相通的内流道和与所述第二注入孔相通的外流道，从而使阻水粉外围包裹一层润滑粉。喷粉模具的内腔可采用内、外双流道喷洒设计，内流道6.1.1被外流道6.2.1所包围，内流道6.1.1中流动的是阻水粉而外流道6.2.1中流动的是润滑粉，这样可以让阻水粉的外围分布有润滑粉；或者，让第一注入孔6.1在喷粉模具内壁上的孔口相对于第二注入孔6.2在喷粉模具内壁上的孔口更靠近喷粉模具内腔的中心线，即离中心线的距离更近，这样可以让光纤1.1先经过阻水粉充分均匀混合后再和润滑粉结合混合均匀，而且可以让阻水粉的外围有一层润滑粉，润滑粉优先与刚挤出的松套管3.4的内壁接触，润滑粉能够形成微晶核，有利于促进松套管3.4的结晶，更进一步提高松套管3.4生产的效率。

机头前的喷粉模具将阻水粉和润滑粉通过气吹方式喷洒到光纤1.1上并与光纤1.1一起进入挤出机3的机头，提高光单元的阻水性能及减小松套管3.4与光纤1.1之间的摩擦力。在使用阻水粉时，在阻水粉喷洒的气流中，也可以添加少许滑石粉，使松套管3.4中光纤1.1间的摩擦力更小。

本发明在松套管3.4生产挤出加工过程中，优选采用高压等离子发生器产生等离子气流，通过恒压控制装置，将等离子使用喷粉模具导入松套管3.4内，使松套管3.4内径保持希望的阈值，不会因为升降速等原因造成内径大的波动，同时等离子气流可以消除多根光纤1.1之间的静电吸附问题，也可同时将阻水粉和润滑粉吹入松套管3.4内。

松套管3.4冷却成型后，将所生产的光单元再进行正常的成缆绞和外面包裹外护套挤出形成全干式光缆。

进一步，所述注射模上的光纤出口的端部为圆形并且横截面积为A₁，所述挤出机的机头上的套管挤出口的端部为圆环形并且圆环的内径为A₂，50％≤A₁/A₂≤90％，可有效防止光纤扭转件2扭转时光纤束对松套管3.4成型的影响。

本发明采用光纤扭转件2对进入松套管3.4前的光纤1.1进行正、反向扭转，产生一种松散的SZ绞合，光纤1.1的扭转环的扭转有利于阻水粉和润滑粉在松套管3.4内和光纤1.1上的均匀分布，可有效保证松套管3.4的阻水性能，有利于保证光纤1.1余长一致性，也有利于进一步减小松套管3.4尺寸，降低产品成本同样有利于松套管3.4尺寸的控制。光纤1.1扭转装置通过走线通孔带动光纤1.1以合适的速度和节距进行正、反向扭转，并与生产线保持同步运行，光纤1.1在集束模具5处呈喇叭形进入挤塑机的机头，以此实现松套管3.4的生产。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的全干式光缆的光单元生产系统生产光单元的方法，包括以下步骤：

1)各根光纤1.1分别从放线架上放出；

2)每根光纤1.1分别穿过光纤扭转件2上的一个走线通孔，然后通过集束模具5的集束孔收拢为光纤束；

3)光纤束穿过粉末喷洒机构6后穿过挤出机3的机头，然后连接到牵引组件上；

4)牵引组件牵引光纤1.1行进，同时光纤扭转件2正、反转来扭转光纤1.1，粉末喷洒机构6向光纤束上喷上阻水粉和润滑粉，挤出机3挤出松套管3.4包裹光纤束、阻水粉和润滑粉，从而形成光单元。

按照所述全干式光缆的光单元生产系统生产光单元的方法生产的全干式光单元，松套管外径可控制在1.0mm～4.0mm内，甚至在1.0mm～2.0mm都能维持较低的光纤损耗。单根套管的光纤密度可达3.82芯/mm²以上，甚至可以4.72芯/mm²以上。

采用上述光单元，可以制作高光纤密度的全干光缆，如外径6.4mm的全干72芯光缆，光缆纤芯密度可高达2.24芯/mm²。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，包括光纤放线架以及沿光纤的前进路径上依次布置的光纤扭转件、集束模具、粉末喷洒机构、挤出机和牵引组件，并且：

所述光纤放线架用于放出多根光纤；

所述光纤扭转件通过动力机构驱动进行正、反转，所述光纤扭转件具有周向均匀布置的多个走线通孔，所述走线通孔用于让光纤周向均匀穿过扭转模具；

所述集束模具具有集束孔，以用于将穿过所述光纤扭转件的所有光纤收拢在一起形成光纤束；

所述粉末喷洒机构用于给穿过集束模具的光纤束上喷洒阻水粉和润滑粉，并且在所述粉末喷洒机构喷洒阻水粉和润滑粉时，所述光纤扭转件进行正、反转，以使阻水粉和润滑粉渗入光纤之间以及使阻水粉和润滑粉包裹光纤束，其中，所述润滑粉为滑石粉或石墨粉；

所述挤出机用于在喷洒有阻水粉的光纤束的外周挤制松套管从而形成光单元；

所述牵引组件用于牵引光单元行进。

2.根据权利要求1所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述粉末喷洒机构包括沿着气流的流动方向依次布置的干燥风送风系统、等离子发生器、恒压控制器和喷粉模具，所述干燥风送风系统用于输送经干燥处理的空气，以让所输送的空气的湿度保持在设定范围内，干燥的空气经过等离子化发生器处理后形成等离子气流后经过恒压控制器，从恒压控制器流出的等离子气流将阻水粉和润滑粉分别从喷粉模具的第一注入孔和第二注入孔吹入喷粉模具的内腔，所述恒压控制器用于让使等离子气流保持恒定压力。

3.根据权利要求2所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述喷粉模具包括沿光纤的移动方向依次连接的导引模和注射模，所述第一注入孔和第二注入孔均设置在所述注射模上，所述第一注入孔和第二注入孔沿光纤前进的方向依次布置，以使阻水粉先与光纤束混合，然后润滑粉再与光纤束和阻水粉混合，所述注射模插入所述挤出机的机头。

4.根据权利要求3所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述注射模上的光纤出口的端部为圆形并且横截面积为A₁，所述挤出机的机头上的套管挤出口的端部为圆环形并且圆环的内径为A₂，50％≤A₁/A₂≤90％。

5.根据权利要求3所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述注射模的内腔具有与所述第一注入孔相通的内流道和与所述第二注入孔相通的外流道，内流道被外流道所包围，从而使阻水粉外围包裹一层润滑粉。

6.根据权利要求2所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述粉末喷洒机构还包括粉末自动计量喂送装置，以根据光单元的移动速度进行自动匹配吹入注射模的内腔的阻水粉和润滑粉的量。

7.根据权利要求1所述的全干式光缆的光单元生产系统，其特征在于，所述走线通孔为4～12个，走线通孔的直径0.5mm～6mm。

8.采用权利要求1～7中任一权利要求所述的全干式光缆的光单元生产系统生产光单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)各根光纤分别从放线架上放出；

2)每根光纤分别穿过光纤扭转件上的一个走线通孔，然后通过集束模具的集束孔收拢为光纤束；

3)光纤束穿过粉末喷洒机构后穿过挤出机的机头，然后连接到牵引组件上；

4)牵引光纤行进，同时光纤扭转件正、反转来扭转光纤，粉末喷洒机构向光纤束上喷上阻水粉和润滑粉，挤出机挤出松套管包裹光纤束、阻水粉和润滑粉，从而形成光单元。

9.一种全干式光缆，其特征在于，包括按照权利要求8所述的生产光单元的方法所生产的光单元，所述松套管的外径为1.0mm～4.0mm，优选在1.0mm～2.0mm。

10.如权利要求9所述的全干式光缆，其特征在于，所述的松套管的材质为PBT、PP、TPE或TPEE。

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