CN85104311A - 电缆 - Google Patents

Abstract

应用带状的非晶态金属材料为电缆构件特别是 光纤构件提供气密封防护。金属玻璃铜锆合金对氢 气有良好的气密性，特别是掺入铒后。这样，密封在 非晶态金属管(3)中的光纤(1)会在其用于水下光缆 时阻止光纤中光耗损的增加，这是由于阻止了光纤 与电缆在这样使用过程中所产生的氢相接触。

Description

本发明是关于电缆及其制造方法的，特别是关于电信电缆的，但又不受限于电信电缆，其中，可加入或不加入光学纤维（以下简称光纤）。

业已发现，在水下电信电缆的使用过程中，缆芯中有氢气聚集，在普通的同轴金属导体电缆和纤维光缆中也均已证实存在此种现象。在石英纤维光缆中是特别讨厌存在游离态氢的，因为如果这种氢渗入光纤的石英材料中，则光纤的衰减就会大大增加，并使光缆的性能受到有害的影响，这对工作在1.3和1.55微米系统的光缆尤其有密切关系。

在水下电缆中产生氢的机理目前尚未完全弄清，这样，本发明所内容部分地出自阻止所产生的任何氢气进入光纤芯子而对其造成有害影响的需要，而不是出自首先阻止氢气产生这样一个更为基本的问题。尽管电缆的结构据信是以一种气密封装方式形成，但问题仍可能出自海水在海床附近的高压作用下渗入电缆结构。一旦海水进入电缆，就会在金属构件之间如钢制加强丝和包围光纤的铝管之间产生电压，而这一电压则使海水中产生出氢气。（见K·mochizuki等，“光纤中由于氢的渗入所引起的传输损耗的增加”《电子通讯》，1983年9月1日，18卷，18期，743～745页）。

根据本发明，它的一个特征是，提供了一种掺入有非晶态金属材料的光缆。

根据本发明，它的另一个特征是，提供了一种非晶态金属带的光缆，此金属带用做光缆构件的保护层。

本发明的实施例将参照附图描述如下，这些附图不是按相同的比例绘制的，其中：

图1表明密封式光纤结构的横截面;

图2表明复合式光纤带状结构的横截面;

图3表明带有多根光纤的光缆构件在封装入外套之前的横截面;

图4表明备有图2所示光纤及保护套的光缆结构。

为了避免氢气进入光纤芯子的石英材料中，理想的情况是，要求光纤装放在不透氢气的物体中。大多数材料多少都能透过氢气。通常，光纤是气密封装在金属管（如铝管或铜管）中，但是，可以证明做为纯金属的以上两种金属中的任何一种，都不能为光缆提供有效达25年以上的氢阻挡层。然而据计算，氧化铝或氧化铍能为光缆提供寿命达25年的氢阻挡层，实际上，由于还需要另外的机械和环境保护，所以，把上述材料用于光缆中并不现实。

业已证实（D·J·mitchell等，应用物理杂誌1982年，53卷，970页）。金属中氢的扩散系数，在低合金中会大大降低，这是由于在低合金中氢被俘获的结果。特别是含有锆或稀土元素铒的低铜合金，在超过光缆25年预定寿命期的时限内都能特别有效地俘获氢。

将熔融合金在高速旋转的冷却辊上骤冷，即可制成带状的非晶态金属。用这种工艺制成的条或带典型的尺寸为厚40微米，宽1厘米或比1厘米更宽些。这种材料具有高强度、优良的柔韧性，高屈服极限及优良的成型性和焊接性。

可制造的非结晶金属包括金属玻璃型材料，如铜锆合金一类的金属玻璃焊接合金，该合金具有前述的俘获氢的功能。为此，我们建议在光缆制造中按这样的方式用此种金属玻璃条或带，使那些接触到氢气就会产生有害影响的构件如石英光纤受到保护。图1阐明了这方面应用的一个例子。图中，光纤芯子1配有普通的预涂层或缓冲层2。非晶态金属带3沿纵向铺设到有预涂层的光纤上，带的纵向边缘在3a处密封起来。有若干种金属玻璃合金，如铜锆合金，可以焊接起来，我们已经对此成功地进行过点焊，而由此很快就得到了具有良好的扩散粘合性的密封。另外，其他可阻止氢通过的铜的非晶态合金也可用在上述光缆和其他电缆上，例子如下示。上述其他合金包括铜钛合金和铜铪合金。这些非晶态合金的氢俘获性可通过掺入铒之类的稀土元素加以改善。这样的混合物可含有Cu70%、Zr29%和Er1%。稀土元素的百分比可大大小于1%。采用大量的稀土元素例如铒是很不经济的。

另一种光学件结构如图2所示。它包括五根光纤4，每根光纤都配有预涂层材料5。不过这种预涂层材料对所有的光纤都统一呈条状形式。这样的结构是使拉制的光纤以平行的方式同时通过适当的涂覆装置而成的。相应的非晶态金属带6布放在光纤或涂层材料的带状件的两侧而将其夹在中间，带6的相邻的纵向边缘用焊接或铜焊在6a处密封在一起。这样，就构成了一组合式光纤带7。尽管图示中带7包括五根光纤，其他数目（如两根或更多根）的光纤也可采用。上述组合式光纤带7可按螺旋形绕在一根中心索上。金属玻璃的高强度和高屈服极限，使得图1和图2中带有这样一层材料的光纤不需要附加的增强件。上述金属玻璃典型的屈服极限为1500～2000牛顿/平方毫米级，杨氏弹性模量为1504牛顿/平方毫米级。

在光缆中，非晶态金属其他可能的应用如图3和图4所示。图3中，示明一非晶态金属C形件8，在C形件8中，许多有二次涂层的光纤在C形件边缘10闭合并密封在一起之前，装入其中。在封闭的C形件空隙中充填有适当的常规水阻凝胶类材料。图4中，给出了一件组合式光纤带11，其制造方式参见对图2中带7的描述，组合件构成圆柱形，边缘在11a处连接，周围环绕以铜或铝制C-形件构成的常规保护管口。可将加强件（未示出）装在圆柱形光纤构件的中空部位。如果需要增加厚度，可采用若干层非晶态金属带。非晶态金属带一般是要按有限长度制成，并盘绕到一个捲筒上，而远比这种带长得多的极长的连续光纤，则可以从单根预制棒拉制成。但是，有可能用此种非晶态金属带连续包复光纤，这是因为使用标准的焊接技术就能把两个捲筒上的带连接起来。金属玻璃带有很高的导电性，如有需要，可用来传输电能，不过它的电阻率近乎铜的十倍。

上述这种带的表面的非晶态性质允许沉积上氮化硅或活性碳之类的表面材料，后者可均匀分布而不留微孔，这是由于带的表面平滑所致。这类涂层可用以提高气密性。

尽管本发明曾已专门描述非晶态金属条在光缆制造上可用来阻止氢的渗入，但不应认为其作用仅限于此。上述非晶态金属带还可用在任何需要阻止电缆件与氢接触的电缆结构中，用在任何需要改进气密性或用在使带的柔韧性能便于电缆加工的情形。

Claims (14)

1、一种电缆，其特征在于加入了非晶态金属材料。

2、一种电缆，其特征在于包含非晶态金属的带组成了电构件的保护层。

3、按照权利要求1或2制成的一种电缆，其特征在于上述非晶态金属材料是用来阻止电缆的别的构件和电缆内的氢气接触。

4、按照权利要求1或2制成的一种电缆，其特征在于此种非晶态金属材料是用来气密密封电缆中的一个或多个构件。

5、按照权利要求1或2制成的一种电缆，其特征在于此种非晶态金属材料是用来提供一根或多根柔性的电缆加强件。

6、按照权利要求1制成的一种电缆，其特征在于此种非晶态金属材料组成光纤（1，2）上的一层涂层（3），该涂层是通过沿光纤纵向铺设此非晶态金属材料带（3）并在带的纵向边缘（3a）处密封起来而形成的。

7、按照权利要求1并包括一复合式光纤带的电缆，其特征在于这种光纤带包括有两根或多根光纤（4），排布在预涂层材料带（5）中，同时有一个相应的非晶态材料带（6）配置在预涂层材料带（5）的两边，使预涂层带夹持在其中，而与之相邻的非晶态金属材料带（6）的两纵向边缘即于（6a）处密封在一起。

8、按照权利要求7制得的电缆，其特征在于此种复合式光纤带（11）形成圆柱状，其纵边在（11a）处连接在一起，并设有一保护管（12）套放在此柱形光纤带的周围。

9、按照权利要求1制得的电缆，其特征在于此种非晶态金属材料组成一封闭的C形件（8）而在C形件边缘（10）封闭并密封在一起之前于其中配置有多根光纤。

10、按照上述权利要求中任何一项制成的电缆，其特征在于上述非晶态金属材料包括金属玻璃。

11、按照权利要求10制成的电缆，其中的金属玻璃是金属玻璃焊接合金。

12、按照权利要求10制成的电缆，其中的金属玻璃包括铜锆，铜钛或铜铪合金，可以包含也可以不包含铒。

13、按照权利要求10制成的电缆，其中金属玻璃包含Cu70%、Zr29%和Er1%。

14、按照权利要求10制成的电缆，其中金属玻璃涂有氮化硅或活性碳表面膜层。

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