CN1739172A - 制造有复合内导体同轴电缆的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种制造同轴电缆的方法,包括:制成导电管并在其中固化可固化材料以限定内导体。制成操作可以包括:推进导电带并把它弯曲成有纵缝的导电管。可固化材料分配到导电带上与制成操作可以连续地进行。或者,可固化材料分配到导电带上是在推进导电带之前进行。分配操作可以利用拉索作为可固化材料或传送一些或全部可固化材料。该方法还可以包括:制成围绕内导体的介质层,和制成围绕介质层的外导体。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域,具体涉及同轴电缆。
背景技术
同轴电缆广泛地用于传送高频电信号。同轴电缆有相对高的带宽和低的信号损耗,它在机械上很坚固,且有相对低的成本。同轴电缆通常包含细长内导体,管状外导体,和分隔内导体与外导体的介质层。例如,介质层可以是塑料泡沫材料。在外导体周围可以加外绝缘护套。
同轴电缆的一个特别有利的用途是连接蜂窝式或无线基站的电子线路到附近天线塔顶上安装的天线。例如,安装在设备防护罩上的发射机和接收机可以经同轴电缆耦合到天线塔上承载的天线。典型的安装包括:设备防护罩与天线塔顶之间延伸的相对大直径主同轴电缆以减小信号损耗。例如,CommScope,Inc.of Hickory,North Carolina提供一种提供这种用途的CellReach同轴电缆。
关于这种大直径主同轴电缆,具体地说,CommScope通常使用的复合内导体包括:导电管围绕的介质棒。由于在工作频率下的趋肤深度是相对地浅,导电管可用于降低成本并给出良好的机械性质。制作导电管的方法通常是把金属带整形成金属管和焊接纵缝。介质棒的另一个作用是阻塞导电管内的湿气。
在Adams的U.S.Patent No.6,326,551中公开一种有复合芯的同轴电缆,它包含其中有吸水材料的焊接管状内导体。复合芯不但支承弯曲时的电缆并保持良好的信号传输性能,而且还防止腐蚀,以免使湿气进入电缆。
所以,制造这种电缆不但需要预制介质棒的分开步骤,而且还要求介质棒相对于导电带或制作导电管的其他材料有正确的定位。这种多步骤制作方法是复杂和费时的。因此,它极大地增加制造有复合芯同轴电缆的成本。
发明内容
考虑到以上的背景材料,因此,本发明的目的是提供一种有效地制作有复合芯同轴电缆的方法和设备。
实现按照本发明的这个和其他目的,特征和优点是利用这样一种制作同轴电缆的方法,它包括:制成导电管并在导电管内固化可固化材料以限定内导体。该方法还包括:制成围绕内导体的介质层和制成围绕介质层的外导体。可固化材料可以是水阻塞和水支持的,例如,该方法可以在单程中制造这种同轴电缆,因此,它与制造这种电缆的其他方式比较,可以更加有效和降低成本。
因此,制成介质层和外导体与制成导电管可以连续地完成。固化操作可以包括:固化可固化材料,使它完全填充导电管,从而提供一种有效的水阻塞方法。或者,可固化材料可以径向填充纵向等距离隔开的内导体部分。该方法还可以包括:固化可固化材料,使它制成稳定的内导体,在此之后,同轴电缆可以缠绕到卷线盘上。
可固化材料也可以是可膨胀的。因此,该方法可以包括:在导电管内膨胀可固化和可膨胀材料。此外,固化和/或膨胀操作可以包括:例如,涉及化学反应,温度变化,压力变化,或接受光能中至少一种方法的固化和/或膨胀。
按照该方法制成导电管可以包括:沿移动路径推进导电带,把它弯曲成有纵缝的导电管,和焊接纵缝。该方法还可以包括:在焊接之后缩减导电管的直径。
在一些实施例中,可固化材料分配到导电带上与制成导电管可以连续地进行。或者,在沿移动路径推进导电带之前,可固化材料分配到导电带上。可固化材料至少包括:聚氨酯,聚苯乙烯,和聚烯烃中的一种。
在一些优选实施例中,至少一个长牵引件可以固定在导电管内以分配可固化材料。例如,至少一个牵引件可以传送部分的可固化材料。例如,可以从供线盘提供牵引件或拉索。
该方法还可以包括:在导电管内加粘合层。该方法还可以包括:制成围绕外导体的护套。此外,制成护套与制成内导体,介质层和外导体可以连续地进行。
本发明的另一特征涉及制作同轴电缆的设备。该设备可以包括:导电管成形器,把导电带制成围绕可固化材料的导电管以限定内导体。介质成形器可以设置在导电管成形器的下游,用于制成围绕内导体的介质层,而外导体成形器可以设置在介质成形器的下游,用于制成围绕介质层的外导体。
本发明的另一特征涉及包含内导体的同轴电缆,内导体包括:导电管,导电管内的一组材料,和埋入在该组材料内的至少一个长牵引件。当然,同轴电缆还可以包括:围绕内导体的介质层,和围绕介质层的外导体。至少一个长牵引件至少可以包括一个拉索。
附图说明
图1是按照本发明制作有复合芯同轴电缆的方法流程图。
图2是实施图1中流程图方法的设备示意图。
图3是图1中部分流程图中更详细的流程图。
图4是图1中另一个实施例的部分流程图中更详细的流程图。
图5是按照图4中流程图方法制作另一个实施例同轴电缆的设备示意图。
图6图1中另一个实施例的部分流程图中更详细的流程图。
图7是按照图6中流程图方法制作另一个实施例同轴电缆的设备示意图。
图8是按照本发明实施例电缆的纵向剖面图。
图9A-9C是按照本发明同轴电缆部分在可固化材料固化期间的横向剖面图。
图10是按照本发明另一个实施例制作同轴电缆的设备示意图。
图11是按照本发明另一个实施例制作同轴电缆的设备示意图。
图12是按照本发明另一个实施例制作同轴电缆的设备示意图。
图13是按照本发明另一个实施例制作同轴电缆的设备示意图。
图14是按照本发明制作的同轴电缆的横向剖面图。
具体实施方式
现在参照附图更充分地描述本发明,在这些附图中展示本发明的优选实施例。然而,本发明可以有许多不同的形式,它不应当解释成局限于此处给出的实施例。相反,提供这些实施例是为了使这个公开的内容是充分和完全的,它可以给专业人员充分地传达本发明的范围。相同的参考数字表示相同的单元,符号撇或多个撇指出不同实施例中类似的单元。
首先参照图1-3,我们描述制作同轴电缆12的方法和设备20。如流程图18中各个步骤所示,在开始(方框22)之后,该方法的后续步骤是制成其中有可固化材料26的导电管24(方框28)。在导电管内发生可固化材料26的固化(方框80),从而限定内导体。如线所示,固化可以是几乎同时发生的,或发生在剩余的步骤期间。理想的是,可固化材料26至少是在缠绕到卷线盘82之前是充分固化的,例如,从而使它在机械上是稳定的以避免弯曲变形。
在方框30,制成围绕导电管24的介质层32。在方框36,制成围绕介质层的外导体34。
设备20包括:可固化材料分配器46,用于分配可固化材料26到导电带38上;和可固化材料分配器下游的导电管成形器58,用于把导电带制成导电管,它与分配可固化材料是连续地进行。此外,设备20还包括:导电管成形器58下游的介质成形器68,用于制成围绕内导体的介质层32;和介质成形器下游的外导体成形器72,用于制成围绕介质层的外导体34。
如上所述,制成导电管24和固化可固化材料26包括:在方框40沿移动路径(图2中箭头39所示)推进导电带38;和在方框42分配可固化材料到导电带上,它与制成导电管24可以连续地进行。在方框44,在沿移动路径39推进导电带的同时,通过弯曲导电带使导电带38制成导电管24,如以下更详细解释的。专业人员可以理解,导电管成形器58可以配置一系列型辊。
在方框50,在分配之前,粘合层48可以任选地加到导电带38的表面,其中粘合剂分配器49是沿移动路径39任选地放置在可固化材料分配器46上游。专业人员容易理解,粘合层48可以把可固化材料26更好地粘合到导电带38的表面。
虽然可固化材料26的分配是由放置在导电管成形器58上游的可固化材料分配器46完成,但是专业人员容易明白,在导电带38实际形成导电管时可以分配可固化材料。专业人员容易理解,利用已知的注入方法,可固化材料在导电管制成时或制成之后可以注入到导电管24。在任何情况下,如以下所解释的,可固化材料26在制造步骤期间的固化可以具有许多高效率的优点。
此外,虽然可固化材料分配到导电带38上与利用导电管成形器58制成导电管24是同时进行的,但是专业人员容易理解,可固化材料的分配不必与导电管的形成保持一致。相反,可固化材料26分配到导电带38上与利用导电管成形器58制成导电管24可以分开或脱机地进行,如以下参照图4-5所解释的。
在方框28′,制成导电管24′和固化可固化材料26′是在推进导电带之前分配可固化材料到导电带38′上开始的,用于把它制成导电管(方框52)。因此,如上所述,在不同于完成其他处理步骤的地方和/或借助于不同于同轴电缆制造商的制造商,可固化材料26可以分配′到导电带38′上。
设备20′包括:提供导电带38′的导电带源51′,在该导电带38′上已分配了可固化材料26′。具体地说,导电带源51′是供带盘,而导电带38′是在制成导电管24′时直接从供带盘提供的。利用已分配在其表面上的可固化材料26′,推进导电带38′(方框54)并在方框56通过弯曲把导电带38′制成导电管24′,因此,可固化材料26′是在导电管内。
利用同时或先前加到导电带38,38′表面上的可固化材料26,26′,当可固化材料是在弯曲导电带制成的导电管24,24′内固化时,可以进行随后的制造步骤。因此,设备20,20′及其相关的方法可以免去制造有复合芯同轴电缆中通常采用的常规步骤。与常规的制造装置和方法对比,该方法首先制成棒,然后再放置它,从而制成围绕该棒的导电管,而本发明的方法可以使导电管24,24′的制作与导电管内可固化材料26,26′的固化同时或几乎同时进行。其结果是,制作有复合芯的内导体更加有效,它可以阻塞诱发腐蚀的湿气进入,同时还给同轴电缆12,12′提供增强的支承。
现在参照图6和7,现在描述该方法和设备20″的另一种变型。在这个实施例中,牵引件或拉索29″有助于分配可固化材料26″进入内导体24″。更具体地说,牵引件29″是从它的供带盘27″提供的,且牵引件的一端塞入或固定到导电管24″(方框53″)。在方框55″,分配器46″分配可固化材料26″到牵引件29″上,而在方框56″,把导电带弯曲成导电管。因此,牵引件29″的作用是把可固化材料26″扩成导电管24″。此外,这种方法可以相对精确地测量可固化材料26″的数量。
牵引件29″可以是以下的任何一种材料:例如,天然或合成纺织材料和纱线,机织纤维,塑料,玻璃增强环氧树脂(玻璃纤维),光学玻璃,玻璃纤维,橡胶,或导线。专业人员可以理解,还可以使用其他的材料。在一些实施例中,牵引件29″还可以至少包括部分的可固化材料。例如,牵引件29″可以包括两个混合部分中的一部分。牵引件29″还可以涂敷部分或全部的可固化材料,例如,让牵引件传输通过浸入型敷料机或分配器,漫灌敷料机,粉末敷料机,或其他类型的敷料机或分配器。当然,在一些实施例中,可固化材料可以在供带盘27″供料之前加到或分配到牵引件上。此外,在其他的实施例中,还可以使用多个牵引件29″。
牵引件29″可以有这样的结构或改造成增大它传送可固化材料26″的容量。例如,牵引件可以是吸收可固化材料的纺织纱线或机织纤维。可以利用模压,挤压,机械加工,组装,或增大传送可固化材料26″表面积效果的其他操作制造牵引件29′。制成的牵引件29″可以有径向向外延伸的外部特征,例如,肋条,鳍状物,凸台,盘或鬃。这些外部特征借助于增加的表面积可以增大传输容量,并按照所需的径向轮廓图形分配可固化材料,它可以沿电缆的长度方向均匀或非均匀地分布。专业人员可以理解,取决于可固化材料的类型以及激励和固化可固化材料所采用的技术,牵引件29″和/或它的外部特征通过辅助固化的结构可用于传导热量和/或传输化学反应剂,气体,电量,或光能。
牵引件29″还允许制造商按照纵向等距离隔开的所需图形分配可固化材料,如图8所示。具体地说,在电缆12″的导电管24″内可以形成等距离隔开的插入物26a″,26b″。电缆12″还可以包括:介质层32″和外导体34″。这种隔开的插入物26a″,26b″安排可以防止水或湿气进入内导体,并可以放宽测量可固化材料26″的精确度要求,这是专业人员容易理解的。隔开的插入物26a″,26b″还可以减小电缆12″所需的可固化材料数量和成本。当然,利用此处讨论的其他制造技术,也可以制作隔开的插入物26a″,26b″,这是专业人员容易理解的。
可固化材料26也可以是可膨胀的。可固化材料可以是任何各种热固性或热塑性树脂,例如,聚氨酯,聚苯乙烯,或聚烯烃。因此,专业人员可以理解,在把导电带制成导电管之前,可以泵激和测量作为导电带上粘性液体涂层的可固化材料。专业人员所可以知道,粘性液体涂层可以配制成可膨胀的,使得制造期间发生的膨胀达到所需的范围和所需的速率。
利用同时或先前加到导电带上的可固化材料,在利用专业人员熟知过程制成同轴电缆的期间,可以激励膨胀和/或固化。这些过程可以至少涉及化学反应,温度变化,压力变化,和光激励中的一种。因此,在制成导电管之后和/或期间,可以膨胀可固化和可膨胀材料,如图9A-9C所示。
如图10所示,在另一个实施例中,设备20还可以包括:补充材料分配器46b,用于加激励化学品或材料(即,材料B)到导电带38上,可以启动来自主分配器46a材料A的固化和/或膨胀。换句话说,可固化材料26包含两种原始材料(即,材料A和材料B)。例如,材料A和材料B可以是环氧化合物或聚氨酯的前体。在另一些实施例中,在作进一步处理之前,主材料(材料A)可以分配到导电带38上。专业人员容易理解,可以使用多于两个的化学品或材料以建立和激励可固化材料。
图11所示实施例的设备″″包括:加热器90″″,给利用导电管成形器58″″制成的导电管24″″提供热量。专业人员容易理解,加热器90″″提供的热量可用于固化和/或膨胀可固化材料26″″。专业人员容易理解,加热器90″″也可以放置在其他的位置上。
如参照图12所解释的,利用压力变化可以固化和/或膨胀可固化材料。因此,设备″包括:压力源92″,用于给可固化材料分配器46″提供压力,它使可固化材料26″在分配到导电带38″时发膨胀。
此外,如图13所示,设备可以包括:光源94,用于光固化和/或膨胀可固化材料26。专业人员容易理解,光源94可以提供预定波长的光。同样地,利用可固化材料分配器46可以分配可固化材料26到导电带38上,或可以在导电带38作进一步处理之前已分配到导电带上。
再参照图1-3和图14所示的电缆横向剖面图,现在描述制造过程,设备和电缆的其他特征。导电管成形器58下游的导电管24有纵缝25。利用焊接操作(方框60)在缝焊机62处封接纵缝25。例如,缝焊机62可以是高频感应焊机。专业人员可以知道,还可以使用其他的焊接装置,例如,钨电极惰性气体保护焊机,等离子电弧焊机,或激光焊机。专业人员容易明白,还可以使用焊接纵缝25边缘的其他装置和技术。
利用渐缩管64的缩径模(方框63)可以把导电管24的直径缩减到减小的直径D(图14)。专业人员容易理解,还可以利用其他的技术和装置以减小导电管24的直径。当然,在其他的实施例中,可能不需要缩小直径。对于某些类型相对大直径的同轴电缆,减小的直径D最好是在0.3英寸至0.9英寸的范围内。
虽然导电管24的内表面是光滑的,但是专业人员容易明白,内表面不必是光滑的,而是导电管可以做成有其他的表面结构。例如,导电管24可以做成有波纹的表面而不是所示的光滑表面。
在方框36,利用介质成形器68制成围绕导电管24的介质层32。例如,介质成形器68可以包括:十字头挤压机,用于挤压围绕内导体的介质聚合物泡沫;和放置在其下游的一系列冷却沟槽或容器,用于冷却和固化介质泡沫,这是专业人员容易理解的。
在方框36,利用外导体成形器72制成外导体34。这个外导体成形器也可以把导电带制成围绕介质层32的较大导电管,并焊接形成的纵缝以限定外导体34。在方框76,利用护套成形器78可以制成围绕外导体34的护套74,例如,聚乙烯,专业人员容易理解,护套成器78还可以包括挤压机。
制成介质层32和外导体34与制成导电管24可以连续地完成。类似地,制成护套74与制成内导体,介质层32和外导体34可以连续地完成。连续的联机制造方法与常规的方法比较可以节省大量的成本,在常规方法中制作内导体的介质棒与一系列处理步骤是分开进行的。
方框84表示利用这些步骤制成的同轴电缆12缠绕到卷线盘82上。该方法是在方框86的停止步骤结束。
利用以上描述和相关附图中的知识之后,专业人员可以理解本发明的许多改动和其他实施例。所以,应当明白,本发明不局限于此处公开的具体实施例,其他的改动和实施例应当包含在所附权利要求书的范围内。
Claims (50)
1.一种制作同轴电缆的方法,包括:
制成导电管并在其中固化可固化材料以限定内导体;
制成围绕内导体的介质层;和
制成围绕介质层的外导体。
2.按照权利要求1的方法,其中制成介质层和外导体与制成导电管是连续完成的。
3.按照权利要求1的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以完全填充导电管。
4.按照权利要求1的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以径向填充纵向等距离隔开的导电管部分。
5.按照权利要求1的方法,还包括:缠绕同轴电缆到卷线盘;且其中固化操作包括:在缠绕到卷线盘之前,固化可固化材料以制成稳定的内导体。
6.按照权利要求1的方法,其中可固化材料也是可膨胀的;且其中制成导电管还包括:在导电管内膨胀可固化和可膨胀材料。
7.按照权利要求6的方法,其中膨胀操作包括:利用化学反应,温度变化,压力变化,和接受光能中至少一种方法进行膨胀。
8.按照权利要求1的方法,其中制成导电管包括:
沿移动路径推进导电带;
在导电带沿移动路径推进时,把它弯曲成有纵缝的导电管;和
焊接纵缝。
9.按照权利要求8的方法,其中制成导电管还包括:在沿移动路径推进导电带的同时,分配可固化材料到导电带上。
10.按照权利要求8的方法,其中制成导电管还包括:在沿移动路径推进导电带之前,分配可固化材料到导电带上。
11.按照权利要求8的方法,其中制成导电管还包括:利用导电管内固定的至少一个长牵引件分配可固化材料。
12.按照权利要求11的方法,其中至少一个长牵引件至少传送部分的可固化材料。
13.按照权利要求8的方法,其中制成导电管还包括:在焊接之后缩减内导体的直径。
14.按照权利要求1的方法,其中制成导电管还包括:在导电管内加粘合层。
15.按照权利要求1的方法,其中可固化材料至少包括:聚氨酯,聚苯乙烯,和聚烯烃中的一种。
16.按照权利要求1的方法,还包括:制成围绕外导体的护套与制成内导体,介质层和外导体可以连续地进行。
17.按照权利要求1的方法,其中导电管包括铜。
18.一种制作同轴电缆的方法,包括:
沿移动路径推进导电带,并把导电带弯曲成有纵缝的导电管以制成导电管;
在制成导电管的同时,分配可固化材料到导电带邻近,并在导电管内固化可固化材料以限定内导体;
制成围绕内导体的介质层;和
制成围绕介质层的外导体。
19.按照权利要求18的方法,其中制成介质层和外导体与制成导电管是连续完成的。
20.按照权利要求18的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以完全填充导电管。
21.按照权利要求18的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以径向填充纵向等距离隔开的导电管部分。
22.按照权利要求18的方法,还包括:缠绕同轴电缆到卷线盘上;且其中固化操作包括:在缠绕到卷线盘上之前,固化可固化材料以制成稳定的内导体。
23.按照权利要求18的方法,其中可固化材料也是可膨胀的;且其中制成导电管还包括:在导电管内膨胀可固化和可膨胀材料。
24.按照权利要求23的方法,其中膨胀操作包括:利用化学反应,温度变化,压力变化,和接受光能中至少一种方法进行膨胀。
25.按照权利要求18的方法,其中分配操作包括:利用导电管内固定的至少一个长牵引件。
26.按照权利要求18的方法,其中可固化材料至少包括:聚氨酯,聚苯乙烯,和聚烯烃中的一种。
27.一种制作同轴电缆的方法,包括:
制成导电管,沿移动路径推进上面有可固化材料的导电带,把导电带弯曲成有纵缝的导电管,并在弯曲导电带制成的导电管中固化可固化材料以限定内导体;
制成围绕导电管的介质层;和
制成围绕介质层的外导体。
28.照权利要求27的方法,其中制成介质层和外导体与制成导电管是连续完成的。
29.按照权利要求27的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以完全填充导电管。
30.按照权利要求27的方法,其中固化操作包括:固化可固化材料以径向填充纵向等距离隔开的导电管部分。
31.按照权利要求27的方法,还包括:缠绕同轴电缆到卷线盘上;且其中固化操作包括:在缠绕到卷线盘上之前,固化可固化材料以制成稳定的内导体。
32.按照权利要求27的方法,其中可固化材料也是可膨胀的;且还包括:在导电管内膨胀可固化和可膨胀材料。
33.按照权利要求32的方法,其中膨胀操作包括:利用化学反应,温度变化,压力变化,和接受光能中至少一种方法进行膨胀。
34.按照权利要求27的方法,其中可固化材料至少包括:聚氨酯,聚苯乙烯,和聚烯烃中的一种。
35.一种制作有复合内芯同轴电缆的设备,包括:
导电管成形器,用于把导电带制成围绕可固化材料的导电管以限定内导体;
所述导电管成形器下游的介质成形器,用于制成围绕内导体的介质层;和
所述介质成形器下游的外导体成形器,用于制成围绕介质层的外导体。
36.按照权利要求35的设备,其中所述介质成形器制成介质层与制成导电管可以连续地进行,而所述外导体成形器制成外导体与制成导电管可以连续地进行。
37.按照权利要求35的设备,还包括:分配器,用于分配可固化材料到导电带上以完全填充导电管。
38.按照权利要求35的设备,还包括:分配器,用于分配可固化材料以径向填充纵向等距离隔开的导电管部分。
39.按照权利要求35的设备,还包括:所述外导体成形器下游的卷线盘;且其中在缠绕到所述卷线盘之前,可固化材料制成稳定的内导体。
40.按照权利要求35的设备,其中可固化材料也是可膨胀的;且还包括:膨胀器,用于膨胀可固化和可膨胀材料。
41.按照权利要求35的设备,其中在沿移动路径推进导电带的同时,所述导电管成形器把导电带制成有纵缝的导电管;且还包括:所述导电管成形器下游的缝焊机。
42.按照权利要求41的设备,还包括:分配器,在沿移动路径推进导电带的同时,分配可固化材料到导电带上。
43.按照权利要求41的设备,其中在沿移动路径推进导电带之前,可固化材料是在导电带上。
44.按照权利要求41的设备,还包括:导电管内固定的至少一个长牵引件源,用于分配可固化材料。
45.按照权利要求35的设备,还包括:所述外导体成形器下游的护套成形器,用于制成围绕外导体的护套。
46.一种同轴电缆,包括:
内导体,包括导电管,所述导电管内的一组材料,和所述一组材料内放入的至少一个长牵引件;
围绕所述内导体的介质层;和
围绕所述介质层的外导体。
47.按照权利要求46的同轴电缆,其中所述一组材料完全填充所述导电管。
48.按照权利要求46的同轴电缆,其中所述一组材料径向填充纵向等距离隔开的所述导电管部分。
49.按照权利要求46的同轴电缆,其中所述一组材料至少包括:聚氨酯,聚苯乙烯,和聚烯烃中的一种。
50.按照权利要求46的同轴电缆,其中所述至少一个长牵引件至少包括一个拉索。
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