DK153186B - Brandsikkert fiberkabel - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår et brandsikkert fiberkabel omfattende en signalbærende optisk fiber, som er omsluttet af en beskyttende kappe, fortrinsvis et rør ("loose tube") af organisk materiale.

Det er sædvanligt, at optiske fibre består af højrent kvartsglas, dvs. siliciumdioxid, som til opnåelse af nødvendig brydningsindeksvariation er dopet med germanium, phosfor, bor eller fluor. Selve den optiske fiber kan således omfatte en dopet kerne på f.eks. 50 mikrometer, med et omgivende glaslag med en diameter på f.eks. 125 mikrometer.

Fiberoverfladen skal straks beskyttes mod fugtighed og mekanisk beskadigelse med et lag akrylat, acetat, silikongummi eller lignende. Dette kaldes fiberens primærbelægning. Fibrene beskyttes ofte yderligere, før de kan indgå i en kabel konstruktion, og denne beskyttelse omfatter som regel to kategorier, nemlig en løs eller tæt beklædning.

Ved løs beklædning bliver fiberen omgivet af et hult rør, fortrinsvis et rør af organisk materiale med en inderdiameter på f.eks.

1 mm og en vægtykkelse på 0,2 - 0,3 mm. Fiberen ligger løst inde i dette rør ("loose tube"), som iøvrigt ofte kan være fedtfyldt for yderligere fugtighedsbeskyttelse.

Kablet kan nu konstrueres således, at de mekaniske påvirkninger ikke i særlig grad overføres til fiberen.

Ved tæt beklædning er fiberen omgivet af en relativt tyk (typisk 100 mikrometer) primærbelægning af f.eks. blødt silikongummi, og i direkte kontakt med dette silikongummilag extruderes der et lag af stivere plast. Den totale diameter af den beskyttede fiber med tæt beklædning kan være ca. 0,9 -1,0 mm.

De beskyttede fibre kan derefter indgå i en større kabel konstruktion.

I forbindelse med udviklingen af fiberkabler er der lagt speciel vægt pi at forøge overføringskapaciteten samt at gøre kablet så modstandsdygtigt mod mekanisk beskadigelse som muligt. Denne udvikling er imidlertid sket i forbindelse med installationsmilieuer, som ikke har været klassificeret som specielt brandfarlige.

Til grund for den foreliggende opfindelse ligger den opgave ikke kun at give anvisning på et fiberkabel, som vil have god mekanisk beskyttelse under normale driftsforhold, men som også vil kunne bibeholde sine driftsegenskaber i tilfælde af brand.

Sædvanlige fiberkabler af den ovenfor angivne art, f.eks. af den type, som er fremstillet efter løsbeklædnings- eller "loose tube"-princippet for at undgå mikrobøjninger af fiberen og give en god mekanisk beskyttelse, vil ikke kunne give tilstrækkelig beskyttelse under en brand, idét det organiske materiale, som omslutter fiberkablet, vil brænde op, således at den mekaniske beskyttelse af fiberen vil forsvinde.

Et hovedformål med den foreliggende opfindelse er således at tilvejebringe et kabel, som giver en rørlignende beskyttelse af den optiske fiber selv under en brand, dvs. at give anvisning på et beskyttelsesrør, som opstår under selve branden.

Dette formål opnås ifølge oprindelsen ved den kombination, at den beskyttende kappe er belagt med mikabånd, fortrinsvis mika-bånd på en glasbærer, og at den beskyttende kappe mellem sig og den optiske fiber rummer et materiale, som forhindrer oxidering af den optiske fiber og giver få reststoffer ved en brand, f.eks. modificeret silikonfedt, hvilket silikonfedt ved brand danner fint kvartspulver, der bibeholder en støttefunktion af fiberen, idet mikabåndet danner et sintret rør, som erstatter kappen og holder kvartspulveret på plads rundt om fiberen.

Hensigtsmæssigt kan den beskyttende kappe eller det beskyttende rør være belagt med mikabånd, fortrinsvis mikabånd på en glasbærer og fortrinsvis i form af en båndbevikling.

Under en brand vil specielt mikabåndet blive underkastet en sintringsproces og danne et nyt rør, som beskytter fiberen. Man vil da kunne undgå, at fiberen på grund af mekanisk og termisk påvirkning vil indtage mi krobøjninger og derved hindre, at lys stråler ud. Sådanne mikrobøjninger er kritiske for den forbindelse, som skal opretholdes gennem en optiske fiber, og det er derfor vigtigt, at den mekaniske beskyttelse bibeholdes.

Et silikonfedt vil ved brand danne et fint kvartspulver, som bibeholder en støttefunktion af fiberen, og vil foruden at bidrage til, at fiberkablet bibeholder sin løse beklædning, også bidrage til, at fiberen under brand får tilført mindst muligt oxygen for derved at hindre oxidering af den optiske fiber. En bar optisk fiber vil under brand oxidere på én gang, og fiberens mekaniske egenskaber bliver ødelagt. Fiberens brudstyrke kan da reduceres til mindre end 10% af den oprindelige.

Når man bruger materialer som angivet ovenfor, kan man ved det brandsikre fiberkabel også anvende fibre med forskellige primærbelægninger, som findes på markedet, f.eks. silikonbelægning, akrylat eller en eller anden form for lak, eventuelt aluminiumbelægning.

Det vil forstås, at det organiske rør ikke nødvendigvis skal fyldes med silikonfedt, idet et hvilket som helst andet materiale, som opfylder egenskaberne med hensyn til volumenforøgelse, gasudvikling og brændbarhed under en brand samt under normal brug har lille udvidelseskoefficient og lille viskositetsændring med temperaturen, kan benyttes.

For yderligere at sikre kabel konstruktionen mod brand kan der uden på beskyttelsesrøret med den brandhæmmende belægning og glasbånd være omsluttet en fyldkappe med gode brandhæmmende egenskaber.

Hensigtsmæssigt kan der uden på en sådan fyldkappe være anbragt et andet glasbånd eventuelt med en stålarmering over båndet. En sådan yderligere foranstaltning vil yderligere styrke kablets mekaniske beskaffenhed under og efter en brand.

Endelig kan kablet have en yderkappe af et materiale, som danner en beskyttelsesaske under brand, f.eks. ethylenvinylacetat eller ethylenetylacrylat fyldt med aluminiumhydroxid, kridt osv.

Kabler i henhold til den foreliggende opfindelse har været afprøvet i et brandkammer, hvor de blev udsat for brand ved 930°C i 3 timer. Det viste sig, at kablerne var funktionsdygtige under hele brandforsøget, dvs. overførte nødvendig lysenergi, som blev udsendt ved den ene kabelende for tilfredsstillende påvirkning af modtagerelementer anbragt ved den anden ende af kablet.

Den foreliggende kabel konstruktion udviser en forholdsvis lav termisk ledningsevne under normale anvendelsesforhold, hvilket er gunstigt for beskyttelsen af den optiske fiber, således at denne bliver mindst muligt påvirket af temperaturændringer. Den forholdsvis lave termiske ledningsevne er heller ikke ugunstig, når det drejer sig om bortførsel af udviklet energi i den optiske fiber, idet denne energiudvikling må betegnes som så at sige ubetydelig.

Kabel konstruktionen giver få eller ingen korroderende virkninger på omgivelserne under brand og vil ved sin materialesammensæt ning tilfredsstille strenge brandtekniske, mekaniske og operationsmæssige betingelser både før, under og efter en brand.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snit i en første udførelsesform for et brandsikkert fiberkabel ifølge den foreliggende opfindelse og fig. 2 et snit i en anden udførelsesform for et brandsikkert fiberkabel ifølge opfindelsen.

I fig. 1 betegner 1 en eventuel indre kerne af stål eller fiberforstærket plast med høj mekanisk styrke og lav temperaturudvidelseskoefficient. En sådan kerne kan med fordel benyttes, når kablet skal indeholde mere end én fiber.

Rundt om kernen 1 er der i det viste udførelseseksempel anbragt fire optiske fibre 2a-2d, som kan være belagt med et lag af akrylat, acetat eller silikongummi, idet dette lag beskytter mod fugtighed og mekaniske beskadigelser af selve den optiske fiber.

Rundt om hver af de optiske fibre 2a-2d er der anbragt et rør 4 af organisk materiale, f.eks. akryl, og i hulrummet mellem røret 4 og de enkelte fibre 2a-2c er der fyldt silikonfedt 3, idet kombinationen akrylrør 4 og silikonfedt giver en såkaldt løs beklædning eller "loose tube"-montering af de optiske fibre 2a-2d.

Rundt om røret 4 af organisk materiale er der viklet et lag af mikabånd, idet mikamateriaiet hensigtsmæssigt kan være anbragt på en glasbærer.

Under brand vil det materiale, som røret 4 er belagt med, f.eks. mikabånd, undergå en sintringsproces, således at der dannes et nyt rør til erstatning for selve det organiske rør 4, hvilket bidrager til, at den mekaniske beskyttelse af selve de optiske fibre 2a-2d opretholdes under og efter en brand. Samtidig vil fyldmassen 3, f.eks. silikonfedtet i mellemrummet mellem røret 4 og de enkelte optiske fibre 2a-2d, være af en sådan beskaffenhed, at der under en brand bliver produceret færrest mulige reststoffer for derved at undgå oxidering, gasudvikling, tilsodning og trykforøgelser mellem røret 4 og fibrene 2a-2d. Foruden at reducere faren for trykforøgelse under brand vil silikonfedtet 4 også have en lille udvidelseskoefficient og lille viskositetsændring med temperaturen. Disse forhold bidrager også til, at vandringen af fibrene 2a-2d bliver mindst mulig både under normale driftsforhold og under brandforhold, hvilket indebærer, at fibrene bliver påvirket mindst muligt mekanisk og derved undgår mi krobøjninger, som medfører, at det lys, som føres gennem de optiske fibre, vil stråle ud og ikke nå frem til bestemmelsesstedet for opretholdelse af forbindelsen mellem de to kabelender. Sandsynligheden for brud i fiberen reduceres tilsvarende.

Rundt om et rør eller en samling af organiske rør med den brandhæmmende belægning 5 er der anbragt et lag af glasbind 6, idet båndet tjener til at støtte konstruktionen bide før og efter en brand, samtidig med at det giver en ekstra flammebeskyttelse af mikabåndet 5.

Uden på glasbindet 6 er der anbragt en fyld kappe 7 med gode brandhæmmende egenskaber.

Uden på fyldkappen 7 er der ved udførelsesformen vist i fig. 1 anbragt et yderligere glasbånd 8, eventuelt armeret med stål over båndet. En sådan sammenstilling tjener til at holde fyldkappen 7 pi plads, når denne under brandforhold går over til at blive en keramisk beskyttel ses kappe.

Uden på glasbåndet 8 er der anbragt en yderkappe med gode brandhæmmende egenskaber, idet materialet er af en sådan beskaffenhed, at det giver en beskyttelsesaske under brand, eksempelvis kan yderkappen have en basiskomponent, som omfatter ethylenvinyl-acetat eller ethylenetylacrylat, som er fyldt med aluminiumhydroxid, kridt m.m. for at kunne danne en formbestandig aske ved brand.

I fig. 2 er der vist et snit gennem en anden udførelsesform for en kabel konstruktion ifølge den foreliggende opfindelse, idet de grundkomponenter, som indgår i kabel konstruktionen, her er de samme som i forbindelse med udførelsesformen vist i fig. 1, men hvor antallet af fiberkerner er forskelligt fra den tidligere omtalte udførelsesform. Således er der i fig. 2 vist et centralt element 1 af stål eller fiberforstærket plast, eventuelt glas med høj mekanisk styrke og lav temperaturudvidelseskoefficient, samtidig med at der rundt om kernen 1 er anbragt seks optiske fibre 2a-2f, som er anbragt i en krans omkring kernen 1.

løvrigt er opbygningen af kabelvarianten i fig. 2 udført tilsvarende den, der er omtalt i forbindelse med fig. 1.

Forsøg har vist, at en kabel konstruktion ifølge opfindelsen kan modstå en brand ved 930°C i 3 timer uden at miste sin funktionsdygtighed, dvs. uden at få reduceret det signalniveau for lystransmission, som er nødvendigt for pålidelig kommunikation mellem de to ender af kablet. Kabel konstruktionen ifølge opfindelsen skulle således kunne tilfredsstille kravene om at kunne være funktionsdygtig i en halv time ved en carbonhydridbrand, hvor temperaturer på over 900°C ofte kan forekomme.

Claims (5)

1. Brandsikkert fiberkabel omfattende en signalbærende optisk fiber (2a-2d), som er omsluttet af en beskyttende kappe (4), fortrinsvis et rør ("loose tube") af organisk materiale, kendetegnet ved den kombination, at den beskyttende kappe (4) er belagt med mikabind (5), fortrinsvis mikabånd på en glasbærer, og at den beskyttende kappe (4) mellem sig og den optiske fiber (2a-2d) rummer et materiale (3), som forhindrer oxidering af den optiske fiber og giver få reststoffer ved en brand, f.eks. modificeret silikonfedt, hvilket silikonfedt ved brand danner fint kvartspulver, der bibeholder en støttefunktion af fiberen, idet mikabåndet (5) danner et sintret rør, som erstatter kappen (4) og holder kvartspulveret på plads rundt om fiberen (2a-2d).

2. Fiber kabel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der uden på et eller flere elementer af den beskyttende kappe (4) belagt med mikabind (5) er anbragt et lag af glasbånd (6).

3. Fiberkabel ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der uden på beskyttelsesrøret/-rørene (4) med den brandhæmmende belægning (5) og glasbånd (6) er omsluttet en fyldkappe (7) med gode brandhæmmende egenskaber.

4. Fiberkabel ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der uden på fyldkappen (7) er anbragt en armering, fletning, omspinding eller båndbevikling (8) af glas, stål eller andet brandbestandigt materiale.

5. Fiberkabel ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at kablet har en kerne (1) af stål, fiberforstærket plast eller glas.