CN1954247B - 具有干式嵌入物的光管组件 - Google Patents

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Abstract

一种光管组件具有至少一根光波导管、至少一干式嵌入物、以及套管。所述至少一根光波导管设置在套管内并通常包围至少一根光波导管。在一个实施方式中，干式嵌入物具有包括具有至少一种非连续细丝的毡的第一层，其中所述干式嵌入物包括至少两种不同类型的非连续细丝，所述至少两种不同类型的非连续细丝之一是遇水膨胀的。在另一实施方式中，干式嵌入物具有第一层、第二层、以及多个遇水膨胀细丝。第一和第二层至少沿着其纵向边缘粘接在一起，从而在第一和第二层之间形成至少一个间隔并且多个遇水膨胀细丝通常设置在至少一个间隔中。干式嵌入物在无套管的电缆设计中也是有利的。

Description

具有干式嵌入物的光管组件
相关申请
本申请是2003年9月12日递交的美国申请第No.10/661,204号的部分接续申请(CIP)，所述美国申请第No.10/661,204号是2002年12月19日递交的美国申请第No.10/326,022号的部分接申请，上述公开的申请在此全部结合进来以作参考。
技术领域
本发明一般涉及一种光波导管的干式包装。更具体的，本发明涉及包括用于保护至少一根光波导管的至少一个干式嵌入物(dry insert)的光管组件。
背景技术
光缆包括传送例如声音、视频和/或数据信息的光学信号的例如光纤的光波导管。一种光缆构造包括设置在套管内的光波导管，从而形成套管组件。通常，套管保护光波导管；然而，必须在套管内进一步保护光波导管。例如，光波导管应当具有在光波导管和套管之间的一定的相对移动以适应弯曲。在另一方面，光波导管应当充分地与套管结合，从而当例如施加拉力以安装电缆时限制光波导管在套管内移位。另外，套管组件应当限制水移动到其中。此外，套管组件应当能够在一定温度范围内工作而没有不适当的光学性能降级。
传统光管组件通过将套管填充有例如油脂的触变材料来满足这些要求。触变材料通常允许在光波导管和套管之间的充分移动、缓冲和光波导管的结合。另外，触变材料可以有效地阻挡套管内水的移动。然而，触变材料在光波导管的连接前必须从光波导管中清除。从光波导管清除触变材料是脏的和耗时的过程。另外，触变材料的粘性通常取决于温度。由于粘性的变化，触变材料在相对较高的温度下可能从套管的端部滴落，而触变材料在相对较低的温度下可能导致光衰减。
电缆设计已经试图从套管中去除触变材料，但是设计通常是不充分的，因 为它们没有满足所有要求和/或制造起来很昂贵。从套管去除触变材料的一个例子是美国专利申请第4,909,592号，其中公开了具有设置在其中的传统的遇水膨胀带和/或细纱的套管。例如，传统的遇水膨胀带典型地由在其间夹有遇水膨胀粉末的两个薄的无纺层(non-woven layers)，从而形成不能填充缓冲管内部空间的相对薄的带。因此，传统的遇水膨胀带由于未填充的空间而不能提供光波导管的充分的结合。另外，空间允许套管内的水沿套管移动，而不是被包含在传统的遇水膨胀带中。因而，该设计需要套管内的大量遇水膨胀部件，用于充分地将光纤与套管结合。此外，在缓冲管内使用大量的遇水膨胀部件是不经济的，因为这样增加了制造复杂性以及电缆的成本。
从光缆去除触变材料的另一个例子是美国专利第6,278,826号，其中公开了水分含量大于零并且装载有超强吸收聚合物的泡沫。泡沫的水分含量被描述作为改进泡沫的阻燃特性。同样地，该设计的泡沫是相对较贵的并且增加了电缆的成本。
附图说明
图1示出了根据本发明的套管组件的截面图。
图1a示出了根据本发明的另一套管组件的截面图。
图2示出了图1的套管组件的干式嵌入物的截面图。
图2a示出了根据本发明的另一干式嵌入物的截面图。
图2b-2d示出了应用到图2的干式嵌入物的粘结剂/胶的不同结构。
图3和3a示出了具有图2a干式嵌入物的根据本发明的套管组件的截面图。
图4示出了根据本发明的生产线的示意性代表图。
图5示出了使用图1的套管组件的根据本发明的光缆的截面图。
图6示出了使用图3的套管组件的根据本发明的光缆的截面图。
图7示出了根据本发明的原理的另一干式嵌入物的透视图。
图8示出了根据本发明的原理的另一干式嵌入物的截面图。
图9示出了根据本发明的原理的另一干式嵌入物的透视图。
图10示出了根据本发明的原理的另一干式嵌入物的透视图。
图11示出了具有传统的油脂填充套管组件的光缆的截面图。
图12示出了具有传统的干式套管组件的光缆的截面图。
图13示出了根据本发明的具有护面层(armor layer)的光缆的截面图。
图14示出了根据本发明的无套管的(tubeless)光缆的截面图。
图15示出了根据本发明的具有绞合套管的光缆的截面图。
图16示出了具有附加层的图2a的干式嵌入物的截面图。
图17示出了根据本发明的干式嵌入物的另一实施方式的截面图。
图18示出了图17的干式嵌入物的平面图。
图19和20示出了根据本发明的无套管的光缆的截面图。
具体实施方式
下面参照示出了本发明的优选实施方式的附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以包括在许多不同形式中并且不应当被理解为限制于此处描述的实施方式；当然，提供这些实施方式从而本公开将全面地将本发明的范围传达给本领域技术人员。附图不一定是按比例绘制的，但是设计用来清楚地说明本发明。
图1所示是根据本发明的一个方案的示例性套管组件10。套管组件10包括至少一根光波导管12，至少一个干式嵌入物14，以及套管18。在该情况下，至少一根光波导管12为带13的堆叠的形式，堆叠具有跨接堆叠的角的对角线D。干式嵌入物14通常包围至少一根光波导管12并且形成设置在套管18内的芯15。干式嵌入物14起到例如缓冲、结合、限制水的移动以及适应弯曲的功能。干式嵌入物14因为光波导管从中容易地被去除，而不留下连接前需要清除的残渣或膜所以具有优点。另外，与传统触变材料不同，干式嵌入物14不随温度变化而改变粘性，也不具有在高温下从套管端部滴落的倾向。此外，套管组件10可以包括例如聚酯滚边线17的其他合适部件，以将干式嵌入物14固定在光波导管12的周围。同样地，两根或更多细丝可以缝合在一起，用于将干式嵌入物14在突出套管18周围之前固定在一起。图1a示出了作为套管组件10的变型的套管组件10’。具体地，套管组件10’包括多根松散的光波导管12，以取代带13的堆叠。在该情况下，套管组件10’包括具有对角线尺寸D的24根松散的光波导管12，但是可以使用任何合适数量的光波导管。另外，光波导管12可以用粘合剂、遇水膨胀线、带、卷或其他合适材料捆绑成一组或多组。此外，套管组件10或10’可以是图5所示的电缆的一部分。另 外，根据本发明的干式嵌入物14可以与无套管电缆设计一起使用。
如图所示，光波导管12是形成一部分光纤带的光纤。在该情况下，光波导管是呈形成带堆叠13的带形式的多根单模式光纤。带堆叠13可以包括螺旋或S-Z束。另外，可以使用其他类型或结构的光波导管。例如，光波导管12可以是多模式、纯模式、掺杂铒的、保偏光纤、其它适用类型的光波导管、和/或其组合。另外，光波导管12可以是松散的或成束的。各光波导管12可以包括硅基芯，其可以工作以传输光并且可以被具有比芯低的折射率的硅基包层包围。另外，一个或多个涂层可以应用到光波导管12。例如，软的主涂层包围包层，并且相对较硬的副涂层包围主涂层。在一个实施方式中，一个或多个光波导管12包括在2003年7月18日提交的美国专利申请第10/632,219号中公开的涂层系统，所述公开在此结合进来以作参考。光波导管12还可以包括例如墨水或其他合适的识别标记的识别部件。合适的光纤可以从纽约CorningIncorporated(康宁集团)的Corning公司商业获得。
在其他实施方式中，带堆叠13可以具有含有预定MAC数量的角部的光波导管(corner optical waveguide)12a，从而当角部的光波导管经受压力时限制角部的光波导管的光学衰减。换句话说，选择具有预定MAC数量的角部的光波导管将对于由压力引起的光学衰减较不敏感的光波导管放置在经受较高压力水平的带堆叠位置。如在此使用的，MAC数量计算为模场直径(MFD)除以给定的光波导管12a的截止波长，其中两个数量以微米表示从而MAC数量是无量纲的。换句话说，MFD典型地以微米表示，并且截止波长典型地以纳米表示，所以截止波长必须除以1000以将其转换为微米，从而产生无量纲的MAC数量。
在一个实施方式中，一根或多根角部的光波导管12a具有预定的MAC数量。具体地，MAC数量是约7.35或更少，更优选地是约7.00或更少，并且最优选地是约6.85或更少。作为例子，角部的光波导管12a选择具有9.11μm或更少的MFD以及1240nm或更多的截止波长，从而产生7.35或更少的MAC数量。通常，MAC数量与MFD成正比并且与截止波长成反比。带堆叠13具有四根角部的光波导管12a；然而，其他带堆叠结构可以包括更多的角部位置。例如，具有普通加号形状的带堆叠包括八个转角。同样地，其他带堆叠结构可以具有其他数量的角部位置。
另外，本发明的带实施方式可以具有正过量带长度(excess ribbon length，ERL)，虽然负过量带长度也是可以的。如此处使用的，ERL定义为特定带的长度减去包含带的套管或电缆的长度再除以包含带的套管或电缆的长度，其通过乘以100可以表示为百分比的形式。是否使用套管长度或电缆长度来计算ERL取决于具体结构。另外，个别的电缆带可以具有不同的ERL值。作为例子，电缆的带具有正的ERL，优选地正ERL的范围在约0.0％至约0.2％或更大。同样地，具有松散或成束的光纤的实施方式可以包括正的过量光纤长度(EFL)。
图2和2a示出了根据本发明的示例性干式嵌入物14的截面图。干式嵌入物14由在制造期间能够从连续应用的卷中释放的一种或多种伸长材料形成。干式嵌入物14可以由能够执行不同功能的多层(图2)形成；然而，干式嵌入物14(图2a)也可以是例如可压缩的毡制材料(felt material)的单层。干式嵌入物14缓冲来自套管18的光波导管12，从而在1310nm的基准波长下将光波导管12的光学衰减保持在约0.4dB/km以下以及在1550nm和1625nm的基准波长下保持在0.3dB/km以下。在一个实施方式中，干式嵌入物14由两个独立层和/或材料形成。例如，图2示出了是可压缩层的干式嵌入物14的第一层14a和为遇水膨胀层的第二层14b。在该情况下，第一层14a由具有预定弹性常数的用于提供充分结合特性的可压缩材料形成。作为例子，第一层是泡沫带，优选地是开孔泡沫带(open cell foam tape)。然而，可以使用任何合适的可压缩材料，例如闭孔泡沫带。第二层14b是遇水膨胀层，例如具有禁制套管18内的水的移动的遇水膨胀粉末的带。另外，根据本发明的单层干式嵌入物可以具有相似的特点。
图2a示出了具有由一种或多种材料制成的毡制的单、无纺层的另一干式嵌入物14。在该情况下，干式嵌入物14包括多个遇水膨胀细丝24a以及遇水不膨胀的其他细丝24b，从而形成具有多种材料的毡的层。如此处使用的，毡是指包括一个或多个类型的非连续细丝和/或纤维的材料，所述细丝和/或纤维通过热能、水分、化学、压力或上述作用的结合被粘结并结缠在一起，从而形成相对较厚和可压缩的层。遇水膨胀细丝24a可以包括任何合适的遇水膨胀材料，但是优选地包括至少一种超强吸收聚合物。优选的超强吸收聚合物是能够吸收比自身重量重数倍的水并且显著地膨胀而不溶解的部分交联聚合物，例如，丙烯酸脂、聚氨酯或纤维质基材料。作为例子，图2a的单层干式嵌入物 14可以包括重量占约25％或更少的遇水膨胀细丝24a和重量占约75％或更多的其他细丝24b；然而，其他合适的比例也是可以的。同样地，在该结构中，可以改变干式嵌入物的密度以满足套管组件的需要。通常，单层毡干式嵌入物是用于缓冲和结合光纤的可压缩层并且可以包括用于限制水的移动的遇水膨胀材料。与传统的遇水膨胀带不同，单层毡具有通常填充套管或腔内的空间的相对较大的厚度。另外，毡干式嵌入物可以使用遇水膨胀细丝，以帮助提供干式嵌入物的可压缩性或松软性，而不使用传统遇水膨胀带中所使用的遇水膨胀粉末。
其他细丝24b可以包括任何合适的细丝和/或纤维材料，例如像聚丙烯、聚乙烯、和聚酯的聚合物细丝，同样地，例如棉、尼龙、人造纤维、人造橡胶、玻璃纤维、芳族聚酰胺、聚合物、橡胶基聚氨酯、合成材料和/或其混合物的其他合适材料可以包括作为其他细丝24b的部分并且可以定制以提供具体特性。例如，聚合物丝线可以用于当干式嵌入物从套管突出时将干式嵌入物与套管结合。换句话说，热的套管压出物(extrudate)至少部分熔化聚合物细丝，从而引起两者之间的粘结。另一个例子是，弹性纤维可以包括在干式嵌入物中，用于提供光波导管12与套管18的增强的结合。弹性纤维或其他合适材料的使用可以通过增加摩擦系数允许干式嵌入物14结合到套管18，和/或光波导管12结合到干式嵌入物14。当然，如图2b-2d所示，胶粘、胶合(图2b-2d)或其他方法可以用于将干式嵌入物粘结到套管。另外，干式嵌入物可以包括其他化学物品或添加剂以改变例如阻燃的属性。
图3和3a示出了除其采用了图2a的干式嵌入物之外，与图1和1a中所示的套管组件10和10’相似的套管组件30和30’。另外，套管组件30和30’可以被包括作为如图6所示的光缆60的部分。图2a的干式嵌入物与多层干式嵌入物一样有利地执行缓冲、结合、限制水的移动、和适应弯曲的功能。另外，单层结构可以减少成本并且改进电缆制造性。
此外，图2a的干式嵌入物可以包括除了用于定制性能特性的毡之外的一个或多个其他层。如图所示，图16示出了具有粘接到图2a的毡干式嵌入物的一侧的第二层162的另一干式嵌入物14。使用粘接到毡干式嵌入物的第二层可以允许几种不同的干式嵌入物结构。例如，毡干式嵌入物可以不包括遇水膨胀细丝，相反第二层162是限制水的移动的遇水膨胀带。在另一实施方式中， 毡包括遇水膨胀细丝和与其粘接的遇水膨胀带。在另外的实施方式中，第二层162是具有在套管的突起期间至少部分熔化的聚合物的可熔层。同样地，其他干式嵌入物实施方式是可以的。
如图所示，图17和18示出了具有第一和第二层172、176的干式嵌入物14，同时在其间的间隔174a中设置有至少一个遇水膨胀层174。换句话说，遇水膨胀层174通常包含在用作垫层(backing layers)的第一和第二层172、176之间的一个或多个间隔174a中。作为例子，第一和第二层可以由尼龙、聚合物、玻璃纤维、芳族聚酰胺、w-s带、合成材料、或类带状结构的任何其他合适的材料形成。该结构的材料应当提供必要的强度以经受电缆处理和期望用途。另外，第一和/或第二层中的至少之一应当是多孔渗水的。优选地，遇水膨胀层174包括松散地设置在第一和第二层172、174之间的非连续遇水膨胀细丝，从而形成可压缩的干式嵌入物。合适的遇水膨胀细丝是例如，从日本Osaka(大阪)的Toyobo可获得的LANSEAL材料或从英国的South Humberside(南亨伯赛德郡)的Technical Absorbents Ltd.可获得的OASIS材料。另外，遇水膨胀层174可以包括遇水膨胀粉末以及遇水膨胀细丝。此外，遇水膨胀层174可以包括其他细丝作为填充物以增加遇水膨胀层也即干式嵌入物的厚度，同时减少干式嵌入物的成本。其他细丝可以包括此处讨论的任何合适的非膨胀材料。
另外，第一和第二层172、176粘接在一起因而遇水膨胀层174通常夹在其间，从而产生通常将遇水膨胀层174限制在其中的一个或多个间隔174a。最低程度，层172、176在沿着纵向边缘的多个缝隙178处粘接在一起，但是也可以用其他方式粘接。层172、176通过粘结、合适的热能、缝合、或其他合适方法粘接。在优选实施方式中，层172、176在沿着干式嵌入物的长度的中间位置粘接。如图18所示，层172、176使用钻石图案的缝隙178粘接在一起；然而，例如三角形、半圆形、或曲线图案的其他合适图案是可以的，从而产生多个间隔174a。另外，间隔之间的缝隙可以设置为用来帮助形成光波导管外围的干式嵌入物。遇水膨胀层174的间隔化有利地限制了材料移动或移位超过单独的间隔。另外，间隔为干式嵌入物增加了柔软的质地。
在另外的实施方式中，第一和第二层172、176不必包括相同的材料。换句话说，可以选择第一和第二层的材料以根据干式嵌入物的各侧需要来定制干 式嵌入物特征。例如，第一层定制为与突出的套管粘接并且第二层定制为具有用于与光波导管接触的光滑的表面。另外，在其他实施方式中，干式嵌入物可以具有比第一和第二层多的层以例如优化层的粘接、结合、和/或限制水的移动。然而，干式嵌入物不应当是那么硬而使其难以制造为电缆组件。另外，如图2a所示，有利的是任何干式嵌入物的纵向边缘之一具有锥形边缘24c从而当干式嵌入物至少形成在光纤12上时纵向边缘可以重叠而没有大的凸出。
本发明的干式嵌入物14优选地具有遇水膨胀速度，从而遇水膨胀物质的主要膨胀高度在约120秒或更少内发生并暴露于水，更优选地是约90秒或更少。另外，干式嵌入物14优选地对于蒸馏水具有约18mm的最大膨胀高度以及对于5％离子水溶液，即，盐水具有约8mm的最大膨胀高度；然而，可以使用具有其他合适的最大膨胀高度的干式嵌入物。
干式嵌入物14可以在组装时被压缩从而其提供限制光波导管12沿套管18容易地纵向移位的预定法向力。干式嵌入物14优选地具有约5mm或更少的未压缩高度h以用于最小化套管直径和/或电缆直径；然而，任何合适高度h可以用于干式嵌入物14。作为例子，单层干式嵌入物14可以具有约0.5mm至约2mm的范围内的未压缩高度，从而导致具有相对较小直径的套管组件。另外，干式嵌入物14的高度h不需要在整个宽度上恒定，而是可以改变，从而符合光波导管的截面形状并且提供增强的缓冲以改进光学性能(图10)。干式嵌入物14的压缩实际上是干式嵌入物14的局部最大压缩。在图1的情况中，干式嵌入物14的局部最大压缩发生在横跨直径的带堆叠的角部。计算图1中干式嵌入物14的压缩百分比需要知道套管18的内径、带堆叠的对角线D的尺寸、以及干式嵌入物14的未压缩高度h。作为例子，套管18的内径是7.1mm，带堆叠的对角线D是5.1mm，并且横跨直径的干式嵌入物14的未压缩高度h是3.0mm(2乘以1.5mm)。对角线D(5.1mm)和横跨直径的干式嵌入物14的未压缩高度h(3.0mm)相加得到8.1mm的未压缩尺寸。当将带堆叠和干式嵌入物14放置到具有7.1mm的内径的套管18内时，干式嵌入物被压缩总共1mm(8.1mm-7.1mm)。因而，干式嵌入物14横跨套管18的直径被压缩约百分之三十。根据本发明的原理，干式嵌入物14的压缩优选地在约10％至约90％的范围内；然而，压缩的其他合适的范围可以提供期望的性能。虽然如此，干式嵌入物14的压缩不应当太大而导致任何光波导管中的不适当的光学衰减。
在其他实施方式中，干式嵌入物14的第一层14a在套管组件10中未压缩，但是如果光波导管移动则开始压缩。其他变型包括将部分干式嵌入物14粘接、粘结、或其它结合到套管18。例如，粘结剂、胶、人造橡胶、和/或聚合物14c设置在接触套管18的干式嵌入物14的表面部分用于将干式嵌入物14粘接到套管18。另外，可以将干式嵌入物14螺旋缠绕在光波导管12的周围，以代替纵向设置。在另外的实施方式中，两个或更多干式嵌入物可以形成在一根或多根光波导管12的周围，例如放置在套管18内的两个一半。
其他实施方式可以包括用于将电缆芯15和/或干式嵌入物14与套管18结合的挥发性胶/粘结剂。胶/粘结剂等在例如制造过程期间涂敷到干式嵌入物14的径向外表面。挥发性胶/粘结剂当加热或熔化时涂敷到干式嵌入物14的外表面，并随后当电缆冷却或变凉时冷却或冻结。作为例子，合适的挥发性胶可以从在商品名为 
Figure S04843081820061121D000091
的National Starch and Chemi新泽西州的Bridgewater(布里奇沃特)的cal Company获得。挥发性胶或其他合适的粘结剂/材料可以按照具有如图2b-2d所示的连续或间断结构的珠状涂敷。例如，一个或多个粘结剂/胶珠可以沿干式嵌入物纵向涂敷，珠纵向间隔，沿干式嵌入物的纵轴z字形珠，或以任何其他合适的结构。
在一个应用中，多个挥发性胶/粘结剂等的珠涂敷到干式嵌入物14。例如，三个连续的或非连续的珠可以设置在适当的位置上从而当干式嵌入物包围带堆叠形成时，珠分开约120度。同样地，四个珠可以设置在适当的位置上从而当干式嵌入物包围光波导管形成时它们分开约90度。在具有沿纵轴间隔分开的珠的实施方式中，珠可以具有约20mm和约800mm或更多的纵向间隔S；然而，可以使用其他合适的间隔。另外，可以间断涂敷珠从而使所需材料的量最小，从而减少制造费用并同时仍提供充分的结合/粘接。
因为套管组件10没有填充有触变材料，套管可能变形或压扁(collapse)，因而形成椭圆形套管而不是圆形套管。2003年5约30日申请的美国专利申请第10/448,509号讨论了其中套管由具有预定平均椭圆度的双峰聚合材料形成的套管的干式套管组件，所述申请在此结合进来以作参考。如此处使用的，椭圆度是套管18的大直径D1和小直径D2的差除以大直径D1然后乘以100的因数，从而将椭圆度表示为百分比形式。双模式聚合材料包括具有含有相对较高分子量的第一聚合材料和含有相对较低分子量的第二聚合材料的材料，其通过 双反应器工艺(dual reactor process)制造。该双反应器工艺提供了期望的材料属性，并且不应当与简单的柱反应器聚合混合物混淆，所述混合物折衷了混合物中两种树脂的属性。在一个实施方式种，套管具有约10％或更少的平均椭圆度。作为例子，套管18由HDPE形成，所述HDPE密执安州Midland(米德兰)的Dow Chemical Company获得，商品名为DGDA-2490NT。
套管组件中光波导管的结合可以通过使用标准光学带拔出力测试来测量。带拔出力测试测量从10米长度的电缆带堆叠开始移动所需的力(N/m)。当然，该测试对于松散的或成束的光波导管是同等适用的。具体地，测试测量带堆叠或光波导管的其他结构相对于套管开始移动所需的力，并且该力除以电缆长度，从而标准化光学带拔出力。优选地，带拔出力在约0.5N/m和约5.0N/m的范围内，更优选地，在约1N/m到约4N/m的范围内。
图4示意性示出了根据本发明的套管组件10的示例性生产线40。生产线40包括至少一个光波导管放线卷41、干式嵌入物放线卷42、可选的压缩站43、胶/粘结剂站43a、捆绑站44、十字头挤压机45、水槽46、以及收线卷49。另外，套管组件10可以具有周围的外壳20，从而形成图5所示的电缆50。外壳20可以包括加强构件19a和护套19b，其可以在与套管组件10相同的生产线上或在第二条生产线上制造。示例性制造过程包括从各卷41和42释放至少一根光波导管12和干式嵌入物14。出于清楚目的，仅示出了用于光波导管12和干式嵌入物14的一个放线卷；然而，生产线可以包括任何数量的放线卷以制造根据本发明的套管组件和电缆。然后，干式嵌入物14在压缩站43并且被压缩到预定高度h并且可选地，粘结剂/胶在站43a涂敷到干式嵌入物14的外表面。然后干式嵌入物14通常位于光波导管12的周围并且如果需要，捆绑站将一条或多条捆绑线缠绕或缝合在干式嵌入物14周围，从而形成芯15。之后，芯15被送入到十字头挤压机45中，其中套管18挤压在芯15周围，从而形成套管组件10。套管18随后在水槽46中冷却并随后套管组件10缠绕到收线卷49上。如虚线框所示，如果建立一条生产线来制造电缆50，随后加强构件19a绕在卷47上并且邻近套管18，并且使用十字头挤压机48将护套19b挤压在加强构件19a和套管18周围。之后，电缆50在被缠绕在收线卷49上之前经过第二水槽46。另外，根据本发明的原理的其他电缆和/或生产线是可以的。例如，电缆和/或生产线可以包括遇水膨胀带19c和/或在套管18和加强构件19a之间的护面层；然而，可以使用其他合适的电缆部件。
另外，带结合力测试可以用于模拟当在电缆安装期间电缆经受例如拉力时施加到光波导管的力。虽然在带拔出力和带结合力之间的结果可以具有在相同大致范围内的力，带结合力通常是实际电缆性能的更好指标。
具体地，带结合测试通过将牵引滑轮车(pulling sheave)放置在电缆端部的各滑轮车上将600磅的拉力施加在250m长度的电缆上来模拟在管道中进行地下电缆安装。与带拔出测试相似，该测试同样适用于松散的或成束的光波导管。然而，其他合适的负载、长度、和/或安装结构可以用于表现其他模拟中的光波导管的结合性能。然后，从电缆端部测量光波导管沿其长度的力。光波导管上的力通过使用布里渊光时域反射测量仪(BOTDR)来测量。确定曲线的最优倾斜度标准化带结合力。因而，根据本发明的原理，结合力优选地在约0.5N/m到约5.0N/m的范围内，更优选地，在约1N/m到约4N/m的范围内。然而，结合力的其他合适的范围可以提供期望的性能。
此外，本发明的原理可以与其他结构的干式嵌入物一起使用。如图7所示，干式嵌入物74具有包括不同合适类型的遇水膨胀物质的第一层74a和第二层74b。在一个实施方式中，两种不同的遇水膨胀物质设置在第二层74b中或第二层74b上，从而套管组件10可用于多种环境和/或具有改进的水封性能。例如，第二层74b可以包括对例如盐水的离子液体有效的第一遇水膨胀部件76和对非离子液体有效的第二遇水膨胀部件78。作为例子，第一遇水膨胀材料是聚丙烯酰胺，并且第二遇水膨胀材料是聚丙烯酸酯超强吸收剂。此外，第一和第二遇水膨胀部件76、78可以占据遇水膨胀带的预定部分。通过改变遇水膨胀材料，带可用于标准应用、盐水应用、或两者。不同遇水膨胀物质的其他变型包括具有含有不同膨胀速度、胶凝强度和/或与带粘接的遇水膨胀物质。
图8示出了干式嵌入物的另一实施方式。干式嵌入物84由三层形成。层84a和84c是夹有层84b的遇水膨胀层，所述层84b为可压缩的，用于将结合力提供给至少一根光波导管。同样地，干式嵌入物的其他实施方式可以包括例如夹有遇水膨胀层的至少两个可压缩层的其他变型。两个可压缩层可以具有不同的弹性常数，用于定制施加到至少光波导管的法向力。
图9示出了根据本发明的另一实施方式的具有层94a和94b的干式嵌入物94。层94a由具有至少一个穿孔95的闭孔泡沫形成并且层94b包括至少一个遇水膨胀物质；然而，其他合适的材料可以用于可压缩层。闭孔泡沫用作限制水沿其移动的被动水封材料，并且穿孔95允许层94b的活性遇水膨胀物质向光波导管径向向内移动。允许活性遇水膨胀物质向内径向移动以有效地阻挡水的穿孔95的任何合适的尺寸、形状、和/或图案是允许的。穿孔的尺寸、形状、和/或图案可以选择并设置在层叠的角部的光波导管周围，从而改进角部的光波导管性能。例如，穿孔95可以提供干式嵌入物可压缩性的变型，从而定制光波导管上的法向力，用于保持光学性能。
图10示出了说明本发明的其他原理的干式嵌入物104。干式嵌入物104包括层104a和104b。层104a由设置在层104b上的多个非连续可压缩部件形成，所述层104b是连续遇水膨胀层。在一个实施方式中，层104a的部件以通常与带堆叠的放置长度相关的固定间隔设置。此外，部件具有横跨其宽度w变化的高度h。换句话说，部件的形状符合要通常包围元件的光波导管的形状。
图13示出了采用套管组件10的本发明的另一实施方式的电缆130。电缆130包括组件10周围的外壳系统137，用于保护套管组件10不受例如压毁力和环境影响。在该情况下，外壳系统137包括由滚边线(未示出)固定的遇水膨胀带132、一对剥离绳135、护面带136、和护套138。护面带136优选地卷绕形成；然而，可以使用其他合适的制造方法。一对剥离绳135通常设置成分开180度并且与护面层叠呈90度间隔，从而限制使用中在护面带的边缘的剥离绳的折断。在优选的实施方式中，适于撕开护面带的剥离绳具有如2003年8月29日申请的美国专利申请第10/652,046号公开的结构，所述申请在此结合进来以作参考。护面带136可以是绝缘的或金属的材料。如果使用绝缘的护面带，电缆还可以包括金属线，用于在埋地应用中定位电缆。换句话说，金属线使电缆可维持(tonable)。护套138通常围绕护面带136并且为电缆130提供环境保护。当然，其他合适的外壳系统可以用于套管组件周围。
图14示出了光缆140。电缆140包括至少一根光波导管12和干式嵌入物14以在外壳系统142内形成电缆芯141。换句话说，因为仅通过切割开放的外壳系统142来完成到电缆芯141的进入，电缆140是无套管设计。外壳系统142还包括内嵌其中的并且分开约180度设置的加强构件142a，从而将优先弯曲传递至电缆。当然，例如加强构件142a的不同类型、数量、和/或放置的其他外壳系统结构是可以的。电缆140还包括设置在电缆芯141和外壳142之间用于撕开外壳142的一个或多个剥离绳，从而允许技术人员容易地接触电缆芯141。
图15示出了具有围绕中心构件151绞合的多个套管组件10的光缆150。具体地，套管组件10以及多个填充棒153围绕中心构件151呈S-Z绞合并且用一个或多个滚边线(未示出)固定，从而形成绞合的电缆芯。绞合的电缆芯在其周围具有遇水膨胀带156，其在挤压护套158之前用滚边线(未示出)固定。可选地，芳族聚酰胺、其他合适的加强构件、和/或例如遇水膨胀线的水封部件可以围绕中心构件151绞合，从而形成绞合的电缆芯的一部分。同样地，例如线或带的遇水膨胀部件可以围绕中心构件151放置，用于限制水沿电缆150的中间移动。电缆150的其他变型可以包括护面带、内护套、和/或不同数量的套管组件。
图19和20示出了根据本发明的示例性无套管电缆设计。具体地，电缆190是具有至少一根光波导管12的分支电缆，所述至少一根光波导管12通常由护套198的腔内的干式嵌入物14包围。电缆190还包括至少一个加强构件194。其他无套管分支电缆结构也是可以的，例如圆形或椭圆形结构。图20示出了具有通过公共护套208连接的吊线部分202和承拉部分204的无套管八字形分支电缆200。吊线部分202包括加强构件203并且承拉部分204包括具有通常由干式嵌入物14包围的至少一根光波导管12的腔。承拉部分204还可以包括至少一个抗弯构件205，用于当承拉部分204从吊线部分202分离时限制收缩。虽然图19和20示出了图2a的干式嵌入物，但是可以使用任何合适的干式嵌入物。
在所附权利要求范围内的本发明的许多变型和其他实施方式将对于本领域技术人员变得明显。例如光波导管可以形成为各种带堆叠或结构，例如阶梯外形的带堆叠。根据本发明的电缆还可以包括多于一个的螺旋绞合的光管组件，而不是S-Z形绞合结构。另外，本发明的干式嵌入物可以如图所示层压在一起或应用作为单独的部件。因此，应当理解本发明不限于此处公开的具体实施方式并且可以在所附权利要求的范围内做出其他实施方式。虽然在此使用特定术语，它们仅是普通和描述性的意义并不是限制的目的。已经参照硅基光波导管描述了本发明，但是本发明的发明原理适用于其他合适的光波导管和/或电缆结构。

Claims (44)

1.一种光管组件，包括：
套管；
至少一根光波导管，所述光波导管设置在套管中；以及
至少一个干式嵌入物，所述干式嵌入物具有包含具有至少一种非连续细丝的毡的第一层，所述干式嵌入物设置在套管内，并且设置在至少一根光波导管周围；和
其中所述至少一个干式嵌入物包括至少两种不同类型的非连续细丝，所述至少两种不同类型的非连续细丝之一是遇水膨胀的。
2.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，所述遇水膨胀的非连续细丝占干式嵌入物重量的25％或更少。
3.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，干式嵌入物还包括第二层。
4.根据权利要求3所述的光管组件，其特征在于，第二层是遇水膨胀带。
5.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括光纤带的一部分。
6.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化后的拔出力。
7.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管具有在1N/m和4N/m之间的标准化后的拔出力。
8.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括部分带，所述带具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化后的拔出力。
9.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一个干式嵌入物具有5mm或更少的未压缩高度h。
10.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一个干式嵌入物具有0.5mm或更多的未压缩高度h。
11.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆。
12.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆，所述光缆包括护面带。
13.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括具有至少一根角部的光波导管的部分带堆叠，所述至少一根角部的光波导管具有7.35或更少的MAC数量。
14.根据权利要求1所述的光管组件，其特征在于，干式嵌入物具有两个纵向边缘并且两个纵向边缘的至少之一是锥形的以用于当该干式嵌入物设置在所述至少一根光波导管周围时重叠两个纵向边缘。
15.一种光管组件包括：
套管；
至少一根光波导管，所述至少一根光波导管设置在套管内并具有相对于套管长度的正过量长度；以及
至少一个干式嵌入物，所述至少一个干式嵌入物具有包含具有至少一种非连续细丝的毡的第一层，其中所述至少一个干式嵌入物设置在至少一根光波导管周围，所述至少一根光波导管具有0.4dB/km或更少的光学衰减；和
其中所述至少一个干式嵌入物包括至少两种不同类型的非连续细丝，所述至少两种不同类型的非连续细丝之一是遇水膨胀的。
16.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，所述遇水膨胀的非连续细丝占干式嵌入物重量的25％或更少。
17.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，干式嵌入物还包括第二层。
18.根据权利要求17所述的光管组件，其特征在于，第二层是遇水膨胀带。
19.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括部分光纤带。
20.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化后的拔出力。
21.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括部分带，所述带具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化的拔出力。
22.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一个干式嵌入物具有5mm或更少的未压缩高度h。
23.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一个干式嵌入物具有0.5mm或更多的未压缩高度h。
24.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆。
25.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆，所述光缆包括护面带。
26.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括具有至少一根角部的光波导管的部分带堆叠，所述至少一根角部的光波导管具有7.35或更少的MAC数量。
27.根据权利要求15所述的光管组件，其特征在于，干式嵌入物具有两个纵向边缘并且两个纵向边缘的至少之一是锥形的以用于当该干式嵌入物设置在所述至少一根光波导管周围时重叠两个纵向边缘。
28.一种光管组件，包括：
套管；
至少一根光波导管；以及
至少一干式嵌入物，所述干式嵌入物具有包含具有至少一种非连续遇水膨胀细丝的毡的第一层，其中所述干式嵌入物设置在套管内，并且设置在所述至少一根光波导管周围，且所述至少一根光波导管具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化后的拔出力；
其中所述至少一个干式嵌入物包括至少两种不同类型的非连续细丝，所述至少两种不同类型的非连续细丝之一是非连续遇水膨胀细丝。
29.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，所述非连续遇水膨胀细丝占干式嵌入物重量的25％或更少。
30.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，干式嵌入物还包括第二层。
31.根据权利要求30所述的光管组件，其特征在于，第二层是遇水膨胀带。
32.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，标准化后的拔出力在1N/m和4N/m之间。
33.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管是部分带。
34.根据权利要求33所述的光管组件，其特征在于，带具有在1N/m和4N/m之间的标准化后的拔出力。
35.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，至少一干式嵌入物具有5mm或更少的未压缩高度h。
36.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，至少一干式嵌入物具有0.5mm或更多的未压缩高度h。
37.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆。
38.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，光管组件包括部分光缆，所述光缆包括护面带。
39.根据权利要求28所述的光管组件，其特征在于，至少一根光波导管包括具有至少一根角部的光波导管的部分带堆叠，所述至少一根角部的光波导管具有7.35或更少的MAC数量。
40.一种无套管的光纤电缆，包括：
至少一根光波导管；
至少一干式嵌入物，所述干式嵌入物设置在至少一根光波导管周围，其中至少一根光波导管具有在0.5N/m和5.0N/m之间的标准化后的拔出力，至少一干式嵌入物包括具有0.5mm或更多的高度并包括至少一种非连续细丝的毡；
电缆护套，所述电缆护套包围至少一根光波导管和至少一干式嵌入物；
其中所述至少一个干式嵌入物包括至少两种不同类型的非连续细丝，所述至少两种不同类型的非连续细丝之一是遇水膨胀的。
41.根据权利要求40所述的无套管的光纤电缆，其特征在于，所述遇水膨胀的非连续细丝占干式嵌入物重量的25％或更少。
42.根据权利要求40所述的无套管的光纤电缆，其特征在于，干式嵌入物还包括第一层和第二层。
43.根据权利要求40所述的无套管的光纤电缆，其特征在于，干式嵌入物具有泡沫层和遇水膨胀层。
44.根据权利要求40所述的无套管的光纤电缆，其特征在于，干式嵌入物沿着电缆的纵向长度是连续的。
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