DK163455B - Taet samling af optiske fibre, og fremgangsmaade til at tilvejebringe en taet samling - Google Patents

Description

i

DK 163455B

Opfindelsen angår indføring af optiske fibre og finder især anvendelse ved gennemføring af optiske fibre ved forstærker-5 huse, specielt i forbindelse med søkabler, der indeholder optiske fibre.

Vand og gasarter (specielt hydrogen) kan forårsage betydelige beskadigelser ved indtrængning i et forstærkerhus. Elektro-, _ niske komponenter, især halvledere, metaloxidmodstande og akustiske overfladebølgefiltre, vil kunne beskadiges ved indtrængning af vand eller gas. Hvis vand eller gas er trængt ind i et undersøisk kabel, hvilket kan ske som følge af f.eks. indsivning eller beskadigelse af kablet, er det indlysende vigtigt at forhindre, at vand eller gas trænger ind i forstærkerhuset.

Optiske fibre i et undersøisk kabel er ofte forsynet med et beskyttende lag, som omfatter et primært lag, f.eks. af sili-conegummi, og et sekundært lag, f.eks. af et polymerisk mate- 20 riale. En mulig vej for vand eller gas ind i et forstærkerhus tilvejebringes ved enhver gennemføring af en optisk fiber i huset, idet vejen tilvejebringes langs beskyttelseslagene omkring den optiske fiber.

25 I tilfælde af visse former for beskadigelse, som måske påvirker kablet, der fører til forbindelsen til forstærkerhuset, kan vand eller gas med et betydeligt tryk være til stede ved gennemføring af den optiske fiber til forstærkerhuset. Det er ønskeligt, at gennemføringen indrettes således, at den ikke tillader 30 indtrængning af vand eller gas, selv under disse omstændigheder.

En anden faktor, som påvirker konstruktionen af en gennemføring, er, at optiske fibre er særdeles skøre. Den beskyttelse, der tilvejebringes ved en beskyttende kappe, er derfor en 35 meget vigtig faktor og bor fortrinsvis bevares på en eller anden måde, selv ved qenncnforelse af en optisk fiber.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse af reducere muliqheden for indtrænqnir.q af vand oq qas lanqs kaopehel aøtr 2

DK 163455 B

optiske fibre, der fører ind til undersøiske forstærkerhuse, samtidig med, at der bevares en tilfredsstillende mekanisk beskyttelse af fibrene.

5 Ifølge opfinde-lsen tilvejebringes en tæt samling til gennemføring af en optisk fiber, med en komponent, der har en gennemgående udboring, en optisk fiber, som strækker sig gennem udboringen, og som er forseglet til udboringens væg, som er ejendommelig ved, at fiberen er forsynet med en beskyttende 10 kappe, idet kappen er fjernet fra et mellemliggende stykke af den fiber, der er forseglet i udboringen, således at et midterstykke mellem de to kappebeklædte stykker er frilagt, og at de resterende endestykker af kappen og den frilagte fiber er direkte forseglet og fastgjort til udboringens indervæg ved 15 indkapsling.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til at tilvejebringe en tæt samling ifølge krav 1. Fremgangsmåden er ejendommelig ved at omfatte, at fjerne et stykke af kappen for at 20 frilægge den ydre overflade af en længde af fiberen, at placere fiberen i udboringen således, at den frilagte del og de tilstødende endestykker af kappen ligger i udboringen i rørringen, og at indsprøjte et forseglingsmiddel i udboringen for at forsegle og fastgøre både fiberen og kappen til væggen af 25 udboringen.

Opfindelsen skal i det følgende forklares ud fra nogle eksempler på forskellige udførelsesformer af opfindelsen og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor 30 fig. 1 viser et snit gennem en tæt samling ifølge en første udførelsesform for opfindelsen, fig. 2a et snit gennem en tæt samling ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen, 3 5 fig. 2b et forstørret udsnit af samlingen i fig. 2a, 3

DK 163455 B

fig. 3 samlingen i fig. 2a monteret i forbindelse med en væg.

I tegningens fig. 1 og 2 har elementer af samme art samme henvisningstal. Nogle skraveringer er udeladt for at gøre 5 figurerne mere overskuelige.

I det følgende henvises til fig. 1, der viser en aflang, i hovedsagen rørformet del eller rørring 1 med en gennemgående udboring 2 og en udvendig, rundtgående skulder 3. En optisk 10 fiber 4 strækker sig igennem udboringen. Fiberen 4 er forsynet med en beskyttende kappe 5. Et afsnit A-A' af fiberen 1 udboringen er blevet frilagt ved at fjerne den beskyttende kappe 5 i hele boringens længde. Herved fremkommer kappeenderne 6,6'. Fiberafsnittet A-A', kappeenderne 6,6' og den kappe, 15 der støder op til kappeenderne, er alle forseglet i udboringen 2 af et indkapslingsmiddel 7. Et passende middel er en epoxyharpiks .

Fig. 2a viser en mere kompleks samling, hvori afsnittet A-A' 20 af fiberen 4 er forsynet med et metalliseringslag 8. Fiberen 4 er i området omkring metalliseringslaget 8 forseglet til væggen af udboringen med et loddemetal 20. Loddemetallet 20 er en metallisk legering med et lavt smeltepunkt. I hovedsagen rørformede endedele 9,10 støder op til enderne af rør-25 ringen 1 og er anbragt således, at de virker som forlængelser af udboringen 2. Enderne 6,6' af den beskyttende kappe er fastgjort i de respektive endedele 9,10 ved hjælp af et indkapslingsmiddel 11, og dette indkapslingsmiddel 11 kan igen være en epoxyharpiks. Rørringen 1 består i dette tilfælde 30 af et metallisk materiale.

. Selv om andre metalliseringslag kan vise sig at være egnede, er der anvendt et metalliseringslag 8 opbygget af belægninger indeholdende chrom (som støder op til fiberoverfladen), 35 kobber og guld (som det yderste lag), og denne kombination har vist sig tilfredsstillende.

Rørringen 1 er forsynet med et udvendigt gevind 34 som vist i fig. 2b, ved hver ende, og ved hjælp af dette kan endedelene

DK 163455B

4 9 og 10 skrues på rørringen 1. Rørringen 1 er også forsynet med en sideåbning 32, hvorigennem loddemetallet 20 bekvemt kan indføres i udboringen 2. På tilsvarende måde kan endedelene 9 og 10 hver især være forsynet med sideåbninger 33, 5 hvorigennem indkapslingsmidlet 11 kan indføres.

Enderne af rørringen 1 er endvidere forsynet med et endeafsnit (eng.: spigot) 31 i hver ende, og funktionen af dette afsnit skal i det følgende beskrives nærmere.

10

Fig. 3 viser en samling af den i fig. 2a viste art anbragt i en gennemgående åbning 12 i en væg 13. Åbningen 12 er forsynet med en skulder 14 i form af en ændring i tværsnitsareal, hvormed skulderen 3 på rørringen 1 samvirker. En første endedel 15 9 i samlingen er anbragt i det afsnit af åbningen 12, som har et reduceret tværsnitsareal. Det afsnit af åbningen 12, som har et større tværsnitsareal, har et gevind 15. En i hovedsagen rørformet låsering 21, som er forsynet med et udvendigt gevind, passerer over den anden endedel 10 af samlingen og 20 strammes til i gevindet 15. Et deformerbart tætningsorgan 16 er indrettet mellem de over for hinanden liggende flader 17,18 på skuldrene 3 og 14. Tætningsorganet 16 deformeres mellem sidefladerne 17,18 til at danne en pakning mellem samlingen og væggen 13. Tætningen 16 kan være en O-ring af gummi 25 eller metal eller en anden passende metal-mod-metal-pakring eller en hætteformet pakning eller skærering (eng.:"olive") som til en tæt rørsamling.

I det følgende angives en række typiske dimensioner i mm for 30 komponenterne i en tæt samling af den ovenfor beskrevne art: Længde af rørring 1 24,9 Længde af første endedel 9 15,0 Længde af anden endedel 9 18,0 35 Længde af de indvendigt gevindskårne afsnit af endedelene 9,10 2,5 Længde af det ydre gevind 34 på rørringen 1 1,2 Længde af det indsnævrede endeafsnit ]_ 2

DK 163455B

5

Udboringsdiameter i endedele 9,10 1,6

Udvendig diameter af skulderen 3 8,3

Tykkelse af skulderen 3 3,0

Udboringsdiameter af rørringen 1 1,0 5 Det er klart, at nogle af de nævnte dimensioner vil variere, f.eks. i afhængighed af den ydre diameter af den beskyttende kappe 5 omkring den optiske fiber 4. Rørringen 1 skal kunne glide langs kappen 5, før den bringes i stilling over det frilagte afsnit A-A' af den optiske fiber 4. Diameteren af jq udboringen i rørringen 1 skal derfor være større end eller svare til en glidepasning med den pågældende yderdiameter.

I det følgende beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af samlingen vist i fig. 2a og 2b. Rørringen 1 og endedelene 25 9,lo monteres på fiberen 4 i en position tæt ved det afsnit A-A' af fiberen 4, som skal forsegles i udboringen 2. Det nævnte afsnit af fiberen 4 frilægges ved at fjerne det tilsvarende kappeafsnit, og overfladen af det frilagte fiberafsnit renses, f.eks. ved en passende kemisk renseproces. En metallise-2o· ring af det pågældende fiberafsnit udføres ved en metode, såsom vakuumpådampning. Rørringen 1 forskydes derefter i stilling over det frilagte afsnit af fiberen og opvarmes til en temperatur over smeltepunktet for loddemetallet 20.

, 25 Loddemetallet 20 indsprøjtes i smeltet tilstand gennem den sideværts åbning 32 i rørringen 1 ind i udboringen 2. Under indsprøjtningen af loddemetallet rettes en strøm af en kølende luftart tværs over boringen i hver ende af rørringen 1. Når loddemetallet 20 har udfyldt boringen 2 i et område mellem 30 sideåbningen 32 og den ene ende af rørringen 1, vil det begynde at sive ud af udboringen 2. Den kølende luft hjælper til at størkne loddemetallet, hvor det siver ud, og tilstopper således den ene ende af udboringen 2 og undgår beskadigelse af kappen 5, som ellers kunne forårsages af det smeltede lodde-35 metal 20. Indsprøjtning af loddemetallet 20 fortsættes, indtil det begynder at sive ud af den anden ende af udboringen 2, hvor køleluften igen vil hjælpe det med at størkne og tilstop- x>

DK 163455 B

pe den anden ende af udboringen 2. Indsprøjtning af loddemetallet 20 standses derefter, og rørringen 1 får lov til at køle af.

Efter at rørringen 1 er afkølet tilstrækkeligt, skydes begge 5 endedele 9,10 op til deres respektive ender af rørringen 1 og skrues ind i stilling over enderne 6,6' af kappen 5. Et forseglingsmiddel 11, såsom en epoksyharpiks, indsprøjtes gennem sideåbningen 33 i hver endedel 9,10, indtil udboringerne af endedelene 9,10 er udfyldt. Efter hærdning eller den størk-20 ningsproces, som er relevant i forbindelse med det anvendte forseglingsmiddel 11, afsluttes samlingen.

En egenskab, som forbedrer den afsluttede samling ved at forhindre en forskydning af den optiske fiber 4 i endedelene 25 9,10 under indsprøjtning af forseglingsmidlet 11, er tilveje bringelsen af et indsnævret afsnit 31, se fig. 2b, i hver ende af rørringen 1. Afsnittene 31 består af en kort forlængelse af rørringen 1 med en mindre udvendig diameter end diameteren af den gevindskårne del, som endedelene 9,10 kan skrues 20 på. Hvis sideåbningen 33 i hver endedel 9,10 er indrettet til at ligge ud for et indsnævret afsnit 31, vil forseglingsmidlet 11 trænge ind under indsprøjtning på det relevante indsnævrede afsnit 31 i stedet for at trænge ind i en sideværts retning på den optiske fiber 4. Eftersom hver endedel 25 9,10 fyldes med forseglingsmiddel 11, vil forseglingsmidlet 11 have en tendens til at blive dirigeret af de indsnævrede afsnit 31 til at ramme imod fiberen 4 i en retning i hovedsagen parallel med fiberen og reducere eller eliminere det med enhver tendens for fiberen 4 til at blive forskudt sideværts i ende-30 delene 9,10 under denne forseglingsproces.

En yderligere fordel ved de ovennævnte forlængede indsnævrede afsnit 31 er, at forseglingseffektiviteten over for vand eller gas under tryk af forseglingsmidlet 11 i endedelene 9,10 kan 35 forøges, hvis endedelene 9,10 hver især er forsynet med indvendigt gevind som vist i fig. 2b i området, der støder op til de indsnævrede afsnit i den færdige samling. Forøgelsen af tætningsvirkningen skyldes samvirken mellem forseglingsmidlet 11 og det indvendige gevind.

7

DK 163455 B

Selv om de førnævnte endedele 9,10 ikke er en nødvendig egenskab ved tætte samlinger ifølge den foreliggende opfindelse, har de den fordel, når der skal anvendes et loddemiddel 5 20, at rørringen 1 kan opvarmes til en temperatur over smelte punktet for loddemetallet 20, uden at enderne 6,6' på kappen 5 smeltes. Hvis enderne 6,6' af kappen 5 skal forsegles i rørringen 1 sammen med det frilagte afsnit A-A' af fiberen 4, skal de strække sig ind i enderne af udboringen 2 forud 10 for en indsprøjtning af et loddemetal. Opvarmning af rørringen 1 til en temperatur over smeltepunktet af loddemetallet 20 kan have den ødelæggende virkning at smelte enderne 6,6' på kappen 5. Hvor der er indrettet endedele 9,10, kan enderne 6,6' af kappen 5 ligge uden for rørringen 1 under indsprøjt-15 ningen af loddemidlet.

Ved at anvende en tæt samling ifølge en udførelsesform af den foreliggende opfindelse, der både har et frilagt afsnit af en optisk fiber 4 og enderne 6,6' af dens beskyttende kappe 20 5, forseglet i en fælles udboring 2 i den færdige samling, er den mekaniske usårlighed af kappen 5 effektivt beskyttet. Fiberen 4 er lige så godt beskyttet, efter at samlingen er færdig, som den ville være beskyttet, hvor kappen forblev intakt.

25

Ifølge den tilsigtede anvendelse af samlingen er det imidlertid muligvis kun nødvendigt at forsegle den ene ende 9 af kappen 5 i udboringen 2, eftersom der ikke er nogen kappe til stede på den anden side af samlingen. Den mekaniske fuldkommenhed 30 af den kappe 5, som er til stede, vil imidlertid blive opretholdt så langt, som rørringen 1 rækker.

Det er muligvis ikke nødvendigt, at kappen 5 forsegles til væggen af udboringen 2 hele vejen rundt. Det principielle 35 må er at fastholde kappen 5 effektivt i udboringen 2. En rundt-gående forsegling foretrækkes imidlertid i tilfælde af, at det er nødvendigt at forøge tætningsvirkningen for samlingen.

8

DK 163455 B

Som det kan ses, tilvejebringer samlingen en simpel fremgangsmåde til at tætne en optisk fiber til en væg. Det er indlysende, at når den første tætning mellem en fiber og en rørring er dannet, er det muligt at tætne fiberen til vidt forskellige 5 komponenter ved at forsegle rørringen til disse komponenter på konventionel måde. Karakteren af materialet af den pågældende komponent vil være bestemt af den anvendelse, som den er indrettet til.

10 En anden fordel ved samlingen er, at den i sig selv kan afprøves med hensyn til sin tætningsvirkning, før den monteres i en anden komponent. Den kan endvidere monteres som en uafhængig enhed i en anden komponent, således at den om nødvendigt kan demonteres uden at forstyrre andet udstyr og kan afprøves 15 individuelt for sin tætningsevne.

Selv om den foreliggende opfindelse er blevet beskrevet under særlig henvisning til undersøiske forstærkere, er det klart, at opfindelsen på ingen måde er begrænset til en sådan an-20 vendelse. Opfindelsen kan anvendes på ethvert sted, hvor en fiber føres igennem et fast skilleorgan mellem to medier, som skal holdes adskilt, f.eks. i et kemisk anlæg eller i atomenergianlæg. Opfindelsen er generelt anvendelig, hvor en trykforskel skal opretholdes tværs over en stiv skille-25 væg, som en fiber passerer igennem.

Udtrykket "metallisk legering med et lavt smeltepunkt", som det er anvendt i denne beskrivelse, refererer til en legering med et smeltepunkt, som er lavere end smeltepunktet for de 30 glasarter, som de ydre lag af den optiske fiber består af.

Det er klart, at smeltepunktet bør være lavere end en temperatur, som vil være tilbøjelig til at beskadige materialerne i den pågældende optiske fiber.

35 Andre materialer end legeringer, f.eks. tin, kan eventuelt findes velegnede til forsegling af fiberen i en rørring.

Blandt legeringer, som imidlertid har vist sig velegnede, indgår kendte loddemetaller, såsom tin/sølv, tin/bly og tin/ vismut.

Claims (18)

1. Tæt samling til gennemføring af en optisk fiber, med en 15 komponent, der har en gennemgående udboring (2), en optisk fiber (4), som strækker sig gennem udboringen (2), og som er forseglet til udboringens væg, kendetegnet ved, at fiberen (4) er forsynet med en beskyttende kappe (5), idet kappen er fjernet fra et mellemliggende stykke af den fiber, 20 der er forseglet i udboringen, således at et midterstykke mellem de to kappebeklædte stykker er frilagt, og at de resterende endestykker af kappen og den frilagte fiber er direkte forseglet og fastgjort til udboringens indervæg ved indkapsling. 25

2. Tæt samling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at komponenten omfatter en rørring (1), hvis udboring er forlænget med en endedel (9) monteret på den ene ende af rørringen (Ϊ), idet et endestykke af kappen (5) er forseglet til udbo- 30 ringens (2) væg, soin ligger i endedelen (9).

3. Tæt samling ifølge krav 2, k e n d e t e g n e t ved, at endedelen er skruet på komponenten. 35

4. Tæt samling ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at det frilagte midterstykke, hvor kappen er fjernet, er DK 163455 B forseglet og fastgjort til udboringen med et første forseglingsmiddel, idet endestykket af kappen (5) er forseglet og fastgjort til væggen af udboringen i endedelen med et andet forseglingsmiddel . 5

5. Tæt samling ifølge krav 4, kendetegnet ved, at komponenten (1) er forsynet med en åbning i siden af udboringen til indføring af det første forseglingsmiddel, og at endedelen er forsynet med en åbning (33), som danner en åbning i siden af udboringen til indføring af det andet forseglingsmid- del.

6. Tæt samling ifølge krav 5, kendetegnet ved, at komponenten (1) er forsynet med et rørformet afsnit med en mindre yderdiameter (eng: spigot) (31), som er koaksial med ud- 15 boringen (2), og som strækker sig ind i endedelen (9), og hvor sideåbningen (33) i endedelen (9) fører ind i udboringen (2) på en position, der ligger tæt ved det smalle rørformede afsnit (31) af rørringen (1). 20

7. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at udboringen af komponenten er forlænget i begge ender med en endedel (9, 10), idet en ende (6, 6) af den beskyttende kappe (5) er forseglet og fastgjort til væggen af udboringen i hver af endedelene (9, 10) med et 25 eller det andet forseglingsmiddel.

8. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at den optiske fiber (4) omfatter glas, og at overfladen af glasset er metal 1 i seret, når kappen 3 0 er fjernet fra fiberstykket.

9. Tæt samling ifolge krav 8, kendetegnet ved, at metalliseringen er fastgjort direkte til væggen af udboringen med det første forseglingsmiddel, idet det første forseglings-3 5 middel indeholder et metal. DK 163455 B

10. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at det første forseglingsmiddel er et metal eller en metal legering og har et smeltepunkt, der er lavere end en temperatur, som vil kunne bevirke en beskadi-5 gelse af materialerne i den optiske fiber (4).

11. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at kappen er fastgjort til væggen af boringen i endedelen med det andet forseglingsmiddel. 10

12. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at det andet forseglingsmiddel omfatter en epoxyharpisk. 15

13. Tæt samling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at komponenten omfatter en rørring med en udvendig flange.

14. Fremgangsmåde til at tilvejebringe en tæt samling ifølge 20 krav 1, kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter at fjerne et stykke af kappen (5) for at frilægge den ydre overflade af en længde {A-A') af fiberen (4), at placere fiberen (4) i udboringen (2) således, at den frilagte del og de tilstødende endestykker af kappen ligger i udboringen i rør-25 ringen, og at indsprøjte et forseglingsmiddel i udboringen for at forsegle og fastgøre både fiberen og kappen til væggen af udbor i ngen.

15. Fremgangsmåde til at tilvejebringe en tæt samling ifolge 30 krav 1, kendetegnet ved, at den omfatter at fjerne et stykke af kappen (5) således, at ydersiden af fiberen (4) frilægges over en længde (A-A'), at placere fiberen (4) i udboringen (2) således, at den frilagte overflade ligger inde i komponenten (1), men således at kappen (5) ikke ligger der, at indsprøjte et forste forseglingsmiddel i udboringen (2) i komponenten (1) for at forsegle og fastgøre fiberen til væggen af udboringen (2), at montere en endedel (9) på hver ende af komponenten (1) således, at kappen (5) strækker sig ind i udbo- DK 163455 B ringen (2) i endedelen (9), og at indsprøjte et andet forseglingsmiddel (11) i endedelen for at forsegle og fastgøre kappen til væggen af udboringen.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 15, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter en metallisering af den frilagte længde (A-A*) af fiberen.

17. Fremgangsmåde ifølge krav 16, kendetegnet ved, jq at den frilagte fiber metalliseres med chrom tæt ved fiberoverfladen og kobber eller guld som et yderste lag.

18. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 14-17, kendetegnet ved, at forseglingsmidlet indsprøjtes i 15 udboringen (2) gennem en åbning (32) i komponentens væg, og at en strøm af køleluft rettes tværs over enden af komponenten for at lette størkningen af forseglingsmidlet, som kommer til syne for enden af komponenten. 20 25 30 35