CN85101824A - 复合高架绞合导线 - Google Patents

Abstract

一种复合光导纤维高架电缆，有改进的能长期 工作的强度和损耗特性。一组光导纤维装在芯衬的 螺旋形槽中，围绕芯衬绕有绞合导线。纤维在其芯 体及被覆层中至少有一个含氟。每根光导纤维附有 围绕着它的密封外皮，耐热弹性材料被注入在每根 光导纤维和它的各自的槽底之间，以便限制光导纤 维在槽中沿长度方向移动。

Description

发明背景

本发明是关于复合高架绞合导线，此导线是将光导纤维电缆装入由多根导线绞合起来的高架动力线中，或者装入与上述高架动力线平行延伸的高架地线中而成。

高架动力线的系统保护、控制和监视对于它们合适的性能是重要的。为了完全适合这些要求，使用了在高架动力线或高架地线中装有光导纤维的复合高架绞合导线。图1表明了通常的复合高架绞合导线之结构。

图1中，芯衬1放在复合高架绞合导线之中心。在芯衬1的周边上开有螺旋形的槽2，而光导纤维3松松地安置在槽2内。芯衬1装在铝保护套管4内，构成一个光导单元。镀铝钢线5缠绕在光导单元外面。

这样的复合高架绞合导线用在比通信用的普通光导纤维电缆所遇到的环境更为恶劣的场合中，及在这样的不利条件下要求有更为优异的传输特性稳定性的地方。

安装以后，复合高架绞合导线在它自重及其他因为解质电流或不正常的短路电流所造成的温度升高引起的张力作用之下被绷紧。作为一个温度变化的极端说明例，一根正常时为约50℃的电缆，若发生短路电流时，可发热到高达约400℃。

众所周知，光导纤维受到高温时，不仅发生因在光导纤维四周的外套收缩所致的微小弯曲损耗，而且也发生由于出现OH团所致的吸收损耗。造成吸收损耗的一个原因是从外套释放出来并扩散入纤维芯体中去的氢气导致在芯体玻璃纤维里产生OH团的缺点。对复合高架绞合导线，从光导纤维四周的外套里在温度升高的条件下释放出来的氢气被封在保护套管内。这又增高渗入光导纤维芯体内的氢气数量，因而造成更大的，由OH团所致的吸收损耗。

这种氢气的不良作用，可以用一种光导纤维来避免，这种纤维的芯体或其外表的被覆层被渗以氟。如已经说过的那样，因氢气而增加传输损耗的主要原因是由于氢气的反应，产生了OH团，从而产生的吸收损耗。氟是能够用抑制形成不希望有的OH团的办法来阻止传输损耗的增加。然而，渗以氟的光导纤维有其他问题：第一，它的机械强度降低了。第二，发生在变化的温度条件下的微小弯曲可以预期是很高的。因此，以可靠性的观点看，这样的渗氟的光导纤维在受到比普通电缆更大的温度变化，和很典型地使用在包含有相对较大的机械干扰如振动这样的环境里的复合高架绞合导线中时，只能有有限的应用。

本发明的要点

因此，本发明的主要目标是要提供一种复合高架绞合导线，它没有上面说过的普通产品的缺点。

按照本发明，上述的和其他的目标是用包含钢的铝线绕在光导纤维保护套管外面的复合高架绞合导线来达到的，此套管里面装有多根光导纤维和/或光导束，特征是一个芯衬，其周边上有螺旋形槽，被装在保护套管内，而装在芯衬上的光导纤维，在它们的芯体或被覆层中含有氟。在一个最佳实施例中，每根光导纤维的外面有围着它的密封外皮。在另一个最佳实施例中，耐热的弹性材料，诸如硅树脂或硅橡胶，注满于每一根光导纤维和每个槽底之间和/或注满在每根光导束和每个槽底之间，使得在槽中的光导纤维和/或在槽中的光导束被固紧在其长度方向上。

按照本发明，含氟的光导纤维被装在芯衬的槽中，这样做，渗氟的光导纤维的强度降低所造成的不利因素被排除了，确保了良好可靠性，这本身又使光导纤维能经受恶劣环境，使复合高架绞合导线得以成功地应用。进而，传输损耗增加的任何可能性被降到最小以获得最佳的传输特性。即使氢气在温度升高时，从光导纤维周围的外套释放出来，进入封在保护套管内的光导纤维，纤维中的氟阻止产生OH团，因此传输损耗的增加也降到最小。光导纤维的机械强度被它装在其内的芯衬所确保。

在每根光导纤维的外面加一层密封外皮得到更好的结果。密封外皮最好用金属，金属氧化物，或非金属无机材料，诸如硅氮化物来做。所说的金属和金属氧化物是金属元素，如锡、铝、铜钎料、铟和锑及它们的氧化物。密封外皮阻止氢气进入光导纤维，因此保证更有效地抑制在光导纤维中产生OH团。

更好的结果也可以被这样安装在芯衬上的光导纤维和/或光导束来得到，即将一种耐热的弹性材料，如硅树脂或硅橡胶，注满于每根光导纤维和芯衬上的每个槽底之间和/或每根光导束和芯衬上每个槽底之间。这样做，光导纤维和芯衬成为一个整体，并且使它不能在长度方向上移动。芯衬的任何膨胀或收缩，一概不会使光导纤维引起局部变形，这对于阻止发生局部的微小弯曲也是有效的。

附图的简单描述

图1是复合高架绞合导线的剖面草图。

图2和3是表示在复合高架绞合电缆中的光导纤维在伽玛射线或热中子照射下传输损耗分布曲线。

图4和5是表示在复合高架绞合电缆中的光导纤维在温度升高时传输损耗对波长的函数的分布曲线。

图6是用于复合高架导线中的光导纤维的草图。

最佳实施例的描述

除了减小由OH团所致的传输损耗的增加这个好处外，渗氟的光导纤维有高的抗放射线的能力，可以将复合高架绞合导线用于核电站。即使因事故光导纤维暴露在辐射之下，结果可使损耗由于含有氟的渗杂物而降低。

此效果由对含锗的（A）或固体渗杂物氟（B）的复合型纤维（芯体直径50微米，被覆后直径125微米）绘的图2和3来说明。图2表示在波长为0.85微米伽玛射线辐照下传输损耗的增加。图3是纤维暴露在伽玛射线和热中子之下的结果。很容易看到，渗氟的光导纤维在伽玛射线或热中子照射下传输损耗增加很少。

渗以锗和氟二者的光导纤维比只渗以锗的光导纤维有较大的抗辐射能力，因为由于氟渗杂，被覆层的折射率降低，允许相应降低必需渗入芯体的锗的量。

下面叙述发明的几个例子。

例1

复合高架绞合导线的结构如图1所示。渗锗复合型玻璃纤维具有芯体和被覆后的直径各为50微米和125微米，并且在芯体和被覆层之间有1%的相对指数差，玻璃纤维被覆盖以硅，达到总直径为400微米，带一尼龙外套后的最后外径为900微米。两根电缆样品，一根在50℃，另一根在200℃加热24小时，检查其波长对传输损耗的关系。结果见图4，由此可见，由于被Ge-OH吸收而在1.41微米处有尖峰，其附近传输损耗有明显的增加。

和上面使用的尺寸一样，但渗以0.2%的氟的光导纤维，进行了同样的加热试验，结果见图5。比较图4和5后得到：渗以氟的玻璃纤维在200℃下加热24小时后与不渗氟的纤维相比大大降低了损耗的增加。渗氟的纤维在常用于光波通信的1.3微米波段没有因OH团所致的损耗增加，值得特别注意。

例2

复合高架绞合导线的结构见图1。渗氟光导纤维3装在位于铝质芯衬1上的螺旋形槽2中。每根光导纤维3外覆以厚度约为25微米的铝层。芯衬1和铝质外套4组成光导单元，它外面围以镀铝钢线5绞合线。

在本例所制作的复合高架绞合导线所含的光导纤维具有铝质的密封外皮，它对周围环境不透气。由于没有氢气能进入纤维，可以维持良好的传输特性。在本例中，使用了密封外皮，保护套管4可以省去，光导纤维可用带子缠绕在外面。假如必要，在芯衬外完全不必要有外套。

通常被用作为光导纤维的耐热外皮的氟树脂，聚酰亚胺树脂和其他树脂材料，在300℃到400℃就分解了。然而，按本发明，由于在光导纤维上的密封外皮是由有高熔点的金属，或金属氧化物做成，可获得比用普通树脂制造时较优的耐热性能。例如，铝的熔点约为550℃，在比普通树脂的外皮所实际遇到的温度要较高的温度下仍可工作。

本例的复合高架绞合导线的另一个特点是它可以使用直径为细达200微米的光导纤维5，这个直径比起典型的粗细为700到900微米的普通的光导纤维来要细得多。由这个特点而来的好处是一根有与普通产品一样结构的复合高架电缆里可容纳更多的纤维。

例3

光导纤维的结构如图6所示。每一纤维用外径为125微米的，有由非金属无机材料如硅氮化物制成的密封外皮10的渗氟玻璃纤维9组成，总的外径为150微米。在密封外皮外有一层硅树脂层11和一层氟树脂层12。各层树脂层达到外径是400微米和900微米。这样的纤维被装在图1所示的芯衬中的螺旋形槽内。这种复合高架绞合导线，在每个槽底和每根光导纤维之间均填充以硅树脂，显示出和在图5中描述的一样好的传输特性。

因为用在本例的复合高架绞合导线中的光导纤维里没有金属成分，绞合导线在抗电磁干扰方面是极佳的。氢可能从作为耐热弹性材料而填充于光导纤维和芯衬上每个槽间的硅树脂或硅橡胶中释放出来。然而，光导纤维外的密封外皮提供了抵抗氢气进入纤维的一道屏障，因此阻碍形成OH团，保证了良好的传输特性。

如前所述，根据本发明，即使氢气在升高的温度下从光导纤维四周的外套中释放出来，光导纤维中的氟也可抑制OH团的形成，有效地阻止了传输损耗的任何增加。光导纤维保持高的机械强度，因为它们是装在芯衬上面的。在每个光导纤维上的密封外皮也是抵制氢气从外部环境进入的更有效的屏障，它们一起阻止形成OH团的作用，确保了更优良的传输特性。假如像硅树脂或硅橡胶之类的耐热弹性材料充满于每个光导纤维和槽底之间和/或每根光纤束和放置它的槽底之间，光导纤维就和芯衬成为整体，由芯衬的膨胀和收缩所致的局部变形就能被避免，同时，由辐向扭转所致的变形也被排除。这些效果一起阻止了发生局部微小弯曲，因而提供了好得多的传输特性。

勘误表

CPE1、855142

Claims (8)

1、一种复合高架绞合导线，包括一组缠绕在光导纤维保护套管外面的绞合导线，保护套管内装有一组光导纤维和/或光纤束，其改进措施的特征是一个芯衬，其周边上有螺旋形槽，被装在所说的保护套管内，所说的光导纤维和/或由一组所说的光导纤维组成的光纤束被放在所说的螺旋形槽内，所说的纤维在其芯体和被覆层两者中至少有一个含氟。

2、根据权利要求1的复合高架绞合导线，其中每一根所说的光导纤维附有包围着它的密封外皮。

3、根据权利要求1的复合高架绞合导线，其中耐热的弹性材料充满于每根光导纤维和每个槽底之间和/或每束光纤束和每个槽底之间，使所说的光导纤维在所说的槽中在长度方向上被固定住了。

4、根据权利要求1的复合高架绞合导线，其中每根所说的光导纤维外覆以铝。

5、根据权利要求1的复合高架绞合导线，其中每根所说的光导纤维外覆铝层层厚大约为25微米。

6、根据权利要求2的复合高架绞合导线，其中所说的密封外皮是由具有高熔点的金属和金属氧化物组成的一组材料中选出的材料制成。

7、根据权利要求2的复合高架绞合导线，其中所说的密封外皮是由硅氮化物制成。

8、根据权利要求3的复合高架绞合导线，其中所说的弹性材料是由硅树脂和硅橡胶组成的一组材料中选出的材料构成。

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