ES2322139T3 - Cable de telecomunicaciones que comprende un nucleo optico unido y procedimiento para la union de dicho nucleo. - Google Patents
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Abstract
Núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones, que comprende: - una primera sección y una segunda sección, teniendo dicha primera y segunda secciones sustancialmente un mismo diámetro predeterminado y comprendiendo respectivamente un elemento de refuerzo central, una pluralidad de fibras ópticas y un material polimérico termoplástico dispuesto alrededor de dicho elemento de refuerzo y encajando dichas fibras ópticas; - una tercera sección, dispuesta entre dichas primera y segunda secciones y que comprende un empalme entre dichas pluralidad de fibras ópticas y una unión entre los elementos de refuerzo de dichas respectivas primera y segunda secciones; en el que dicha tercera sección comprende un material polimérico curado dispuesto alrededor y que encaja dicho elemento de refuerzo unido y dichas fibras ópticas empalmadas, teniendo dicha tercera sección sustancialmente el mismo diámetro que el diámetro predeterminado de dicha primera y segunda secciones del núcleo óptico y una longitud entre aproximadamente 80 y 120 cm.
Description
Cable de telecomunicaciones que comprende un
núcleo óptico unido y procedimiento para la unión de dicho
núcleo.
La presente invención se refiere a un cable de
telecomunicaciones comprende un núcleo óptico y a un procedimiento
respectivo para unir dicho núcleo óptico. En particular, la
invención se refiere un cable de telecomunicaciones submarino que
comprende un núcleo óptico unido del tipo estanco.
Un cable óptico típicamente comprende un núcleo
óptico que incorpora una pluralidad de fibras ópticas para la
transmisión de señales ópticas y una o más capas de protección y/o
refuerzo externas. El núcleo óptico, típicamente el adecuado para
aplicaciones submarinas, es ventajosamente del tipo "estanco",
que comprende un elemento de soporte central y, alrededor del
mismo, una o más capas de material de polímero en las cuales las
fibras ópticas están integradas en una posición fija.
La fabricación de un cable óptico que incluye un
núcleo de tipo estanco típicamente incluye por lo menos dos etapas.
La primera etapa se refiere a la fabricación del núcleo óptico y
comprende la extrusión de por lo menos una capa polimérica, que
incrusta de manera estanca las fibras ópticas en una posición fija
a lo largo de una circunferencia alrededor del elemento de soporte
central. La segunda etapa incluye, como una única etapa o como una
pluralidad de etapas separadas, la provisión de los diferentes tipos
de capas de protección alrededor del núcleo óptico. La estructura y
el procedimiento de fabricación de un cable óptico este tipo,
particularmente para su uso como cable submarino, se describen por
ejemplo en el documento WO 00/60393.
La fabricación de una longitud continua de un
cable óptico está generalmente limitada mediante la longitud de
fabricación continua máxima del núcleo óptico, que su está
determinada por la capacidad de la longitud de los dispositivos y
los aparatos utilizados para la fabricación del núcleo óptico, por
ejemplo la capacidad de las bobinas para suministrar las fibras
ópticas. La longitud de fabricación continua máxima de un núcleo
óptico (indicado como una "sección" del núcleo óptico a partir
de ahora) es típicamente de aproximadamente 50 km y puede llegar
hasta aproximadamente 100 km en algunos casos particulares. Además,
debido a posibles accidentes durante la fabricación del núcleo
óptico (por ejemplo la rotura de las fibras ópticas), puede suceder
que se produzcan longitudes incluso más cortas de núcleo óptico, que
sin embargo se valoran en utilizarse para la fabricación de un
cable óptico.
En la actualidad, dos o más secciones del núcleo
óptico así producido se utilizan entonces para la fabricación de
secciones respectivas un cable óptico, cuyas secciones es necesario
que se monten a continuación juntas para obtener las longitudes
deseadas de cable a instalar (por ejemplo hasta
300-400 km para sistemas no amplificados). Esta
operación de montaje posterior a la fabricación, realizada al final
del proceso de fabricación, se realiza mediante una caja de unión,
donde los diferentes elementos del cable óptico se unen juntos y
que tienen generalmente unas dimensiones mucho mayores respecto al
cable, introduciendo así un elemento de rigidez en estructura total
del cable.
Una unión de cable submarino adaptada para unir
los extremos un cable óptico submarino se describe, por ejemplo, en
el documento US 4784459.
El documento US 5093048 describe un
procedimiento y un aparato para volver a enfundar un cable óptico
de fibras empalmadas. Según este documento, la porción de cable que
comprende el área empalmada que se ha de volver a enfundar (y tiene
una longitud de tres pulgadas) se coloca en el interior de un molde
transparente estático de dos partes. Se inyecta epoxi que se cura
con la luz al interior del molde para el área del empalme y a
continuación se hace que se cure. El molde se abre a continuación y
se retira el cable que se ha vuelto a enfundar. Adicionalmente se
puede aplicar un tubo que se encoge térmicamente sobre la cuestión
que se ha vuelto a enfundar. La porción que se ha vuelto a enfundar
resultante tiene una elasticidad y una integridad estructural
suficientes para funcionar como el material del enfundado original,
particularmente para enrollarse y retirarse en bobinas.
El documento WO 01/46080 describe un
procedimiento y un dispositivo para recubrir un componente de fibra
óptica del cual se ha retirado el recubrimiento externo. El
dispositivo comprende un molde de recubrimiento, un par de
elementos de fijación para retener el componente en una posición
rectilínea y un dispositivo para el movimiento del molde y el
componente de fibra óptica entre sí, lo cual permite que el molde
pase a lo largo de toda la longitud del componente colocado en la
posición rectilínea.
El solicitante ha encontrado ahora un
procedimiento para unir diferentes secciones de un núcleo óptico
del tipo estanco, cuyo procedimiento permite obtener una sección
unida que tiene sustancialmente el mismo diámetro que la del núcleo
óptico. El núcleo unido así obtenido permite por lo tanto la
fabricación de latitudes sustanciales de dicho cable sin la
necesidad de introducir elementos de discontinuidad en la estructura
del cable, tal como las cajas de unión.
Un aspecto de la presente inversión se refiere a
un procedimiento para la unión de una primera sección de un núcleo
óptico para un cable de telecomunicaciones con una segunda sección
de un núcleo óptico de un cable de telecomunicaciones, teniendo
dichos primer y segundo núcleos ópticos substancialmente un mismo
diámetro predeterminado y comprendiendo respectivamente un elemento
de refuerzo central, una pluralidad de fibras ópticas y un material
polimérico termoplástico dispuesto alrededor de dicho elemento de
refuerzo y que encajan dichas fibras ópticas, en el que dicho
procedimiento comprende:
- retirar el material polimérico para una
longitud predeterminada en un extremo respectivo de dichas primera
y segunda secciones, para exponer una porción respectivo de dichas
dos modalidades de fibras ópticas y de dichos dos elementos de
refuerzo;
- empalmar las respectivas porciones expuestas
de dichas pluralidad de fibras ópticas y unir las dos porciones
expuestas de los dos elementos de refuerzo respectivos, obteniendo
así una longitud de un conjunto formado mediante dichas porciones
empalmadas expuestas de fibras ópticas y mediante dichas porciones
expuestas del elemento de refuerzo unido, teniendo dicha conjunto
una longitud de entre aproximadamente 80 y 120 cm;
- proporcionar una composición de recubrimiento
líquida que se puede curar mediante radiación a lo largo de toda la
longitud de dicho conjunto;
- curar dicha composición de recubrimiento que
se puede curar mediante radiación, para obtener un elemento
alargado de un material polimérico curado que encaja dichas fibras
ópticas y dicho elemento de refuerzo, teniendo dicho elemento
alargado sustancialmente el mismo diámetro que el diámetro
predeterminado de dichas primera y segunda secciones del núcleo
óptico;
en el que dicha etapa de proporcionar una
composición de recubrimiento líquida que se puede curar mediante
radiación se realiza atravesando un dispositivo de recubrimiento lo
largo de la longitud de dicho conjunto desde un primer extremo a un
segundo extremo del mismo.
Según una realización preferida, dicha
composición de recubrimiento se proporciona mediante un dispositivo
de recubrimiento desplazable, que se atraviesa a lo largo de la
longitud de dicho conjunto desde un primer extremo a un segundo
extremo del mismo.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones, que
comprende:
- una primera sección y una segunda sección,
teniendo dicha primera y segunda secciones sustancialmente un mismo
diámetro predeterminado y comprendiendo respectivamente un elemento
de refuerzo central, una pluralidad de fibras ópticas y un material
polimérico termoplástico dispuesto alrededor de dicho elemento de
refuerzo y encajando dichas fibras ópticas;
- una tercera sección, dispuesta entre dichas
primera y segunda secciones y que comprende un empalme entre dichas
pluralidad de fibras ópticas y una unión entre los elementos de
refuerzo de dichas respectivas primera y segunda secciones;
en el que dicha tercera sección comprende un
material polimérico curado dispuesto alrededor y que encaja dicho
elemento de refuerzo unido y dichas fibras ópticas empalmadas,
teniendo dicha tercera sección sustancialmente el mismo diámetro
que el diámetro predeterminado de dicha primera y segunda secciones
del núcleo óptico y una longitud entre aproximadamente 80 y 120
cm.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un cable óptico que comprende un núcleo óptico tal como se define
en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
En la presente descripción y en las
reivindicaciones, el término "substancialmente mismo diámetro"
cuando se refiere al diámetro de la unión o al diámetro de una
sección de un núcleo óptico, comparado con el diámetro de una (u
otra) sección de un núcleo óptico, está pensado para abarcar
cualquier diámetro que sea igual o unas pocas décimas de milímetro
mayor que el diámetro de dicho (otro) núcleo óptico. La diferencia
ha de ser lo suficientemente baja, para permitir la aplicación de
las capas de protección externas (por ejemplo armadura con alambres
de acero) sin ninguna interferencia entre el núcleo óptico y las
capas de protección para evitar daños al núcleo óptico. La
diferencia entre los diámetros es típicamente menor de 0,3 mm,
preferiblemente menor de 0,20 mm, más preferiblemente menor
de
0,15 mm.
0,15 mm.
La figura 1 muestra una vista en sección
transversal de un núcleo óptico;
La figura 2 muestra dos secciones unidas de un
núcleo óptico antes de su recubrimiento;
La figura 3 muestra un aparato para realizar el
procedimiento de la invención;
La figura 4 muestra un detalle del molde del
aparato de la figura 3;
La figura 5 muestra un ejemplo de un cable de
telecomunicaciones submarino.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una vista en sección
transversal de un ejemplo de un núcleo óptico 101 que se puede unir
de manera adecuada según el presente procedimiento.
El cable óptico 101 comprende un soporte
central, típicamente un elemento de refuerzo central 104,
recubierto con una capa polimérica termoplástica 103. El elemento de
refuerzo central puede ser, por ejemplo, un alambre de metal, por
ejemplo de acero. Ejemplos de polímeros adecuados para el
recubrimiento del elemento del refuerzo son resinas termoplásticas,
tales como un poliéster elastomérico. Por ejemplo, se pueden
utilizar los polímeros comercializados bajo el nombre comercial
Hytrel®, por ejemplo Hytrel® 3548L (Du Pont).
Una pluralidad de fibras ópticas 102, con sus
capas de recubrimiento respectivas (no representadas), típicamente
de resina acrílica, están dispuestas longitudinalmente alrededor del
elemento de refuerzo 104 y están completamente encapsulado en el
interior de la capa polimérica 103. El número de fibras ópticas
puede ser, por ejemplo, entre 2 y 24, preferiblemente 6 a 12.
Según una realización preferida, el elemento de
refuerzo es un alambre de acero con un diámetro de entre 0,5 y 0,7
mm, preferiblemente de aproximadamente 0,65 mm.
La capa polimérica 103 que en cápsula las fibras
ópticas tiene un diámetro de entre 2,5 y 3 mm, preferiblemente 2,75
mm.
El núcleo óptico puede comprender una capa de
protección adicional 105 de un material plástico, por ejemplo una
funda de material termoplástico que tiene un espesor de
aproximadamente 0,05-0,15 mm. El material
termoplástico selecciona entre los conocidos en la técnica
incluyendo, aunque la lista no es exhaustiva de ninguna manera,
poliamida y polietileno y polipropileno.
Para unir dos secciones de un núcleo óptico 101
tal como se muestra en la figura 1 según el procedimiento de la
presente invención, la secuencia de operaciones puede ser como
sigue.
En primer lugar, el material polimérico
termoplástico que integra las fibras ópticas y el elemento de
refuerzo en las respectivas porciones de extremo de las dos
secciones diferentes se retira según técnicas convencionales, por
ejemplo mediante retirada manual y/o mediante fusión del material
polimérico. Para permitir una fácil operación de unión, las fibras
ópticas y del elemento de refuerzo de cada extremo se exponen para
una longitud de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 70 cm,
típicamente aproximadamente 50 cm.
A continuación, las ópticas expuestas y el
elemento de refuerzo de la primera sección se unen con las
respectivas fibras ópticas expuestas y del elemento de refuerzo de
la segunda sección.
El elemento de refuerzo se une mediante
cualquier técnica convencional adecuada, por ejemplo mediante una
abrazadera, por ejemplo una abrazadera de metal, preferiblemente de
acero inoxidable, que se sujeta sobre los extremos respectivos de
los dos elementos de refuerzo.
Las fibras ópticas que pueden empalmar juntas
según cualquier técnica adecuada conocida en la técnica, tal como,
por ejemplo, soldadura por fusión utilizando cualesquiera medios de
empalme convencionales. Por ejemplo, se puede utilizar el soldador
automático comercial 40F de Fujikura. La porción de vidrio de las
fibras ópticas empalmadas se recubre a continuación como se conoce
en la técnica, por ejemplo mediante la aplicación de una
composición de recubrimiento que se pueden curar con rayos
ultravioleta del tipo utilizado para el recubrimiento secundario de
fibras ópticas, mediante la utilización de un dispositivo de
recubrimiento convencional. Por ejemplo, se puede aplicar DeSolite®
900-111 de DSM como material de recubrimiento,
mediante la utilización de un recubridor Ericsson EFR 1000.
Aunque es preferible primero calmar la
pluralidad de fibras ópticas antes de proceder con la unión de los
elementos de refuerzo, también se puede seguir el orden inverso del
empalme/unión. La etapa de empalme/unión, sin embargo,
preferiblemente resultaría en una deficiencia de la longitud de la
fibra respecto a la longitud del elemento de refuerzo, para evitar
posibles desplazamientos de las fibras durante la aplicación del
material de recubrimiento. Esto significa que la longitud
resultante de las fibras ópticas empalmadas es ligeramente más
corta que la longitud del elemento de reporto unido, de manera que
las fibras están sometidas a una ligera tensión. Típicamente, la
longitud de las fibras ópticas empalmadas es entre aproximadamente
el 0,01% y aproximadamente el 0,1% menor que la longitud del
elemento de refuerzo unido.
La figura 2 muestra las dos secciones unidas A y
A' de un núcleo óptico después de las operaciones anteriores, antes
de la aplicación de un recubrimiento polimérico 206 (representado
mediante una línea de puntos) para completar la unión según el
procedimiento de la presente invención. Tal como se muestra en la
figura 2, después de que se han terminado las operaciones de empalme
y unión anteriores, las respectivas porciones de extremo 201 y 201'
de las dos secciones del núcleo óptico se conectan entre sí a través
del conjunto 205 que consiste en las respectivas porciones
expuestas del elemento de refuerzo unido 202 (ilustrado también con
la abrazadera de acero inoxidable 204 sujeta utilizada para la
unión) y de las fibras ópticas empalmadas 203. El conjunto 205 y el
recubrimiento polimérico 206 definen así la sección de unión 207 del
núcleo óptico 101.
La longitud de la pluralidad de fibras ópticas
203 expuestas y del elemento de refuerzo 202 es de aproximadamente
80-120 cm.
La composición líquida que se puede curar que se
aplica sobre las fibras expuestas y el elemento de refuerzo para
formar el recubrimiento polimérico 206 debe tener preferiblemente, a
la temperatura de aplicación, típicamente 25ºC, una viscosidad
suficientemente alta para evitar fenómenos de goteo durante su
aplicación. Por otra parte, dicha viscosidad no debe ser
excesivamente alta, para permitir que la composición fluya de
manera adecuada a través de los conductos del dispositivo de
aplicación y para encajar completamente las fibras y el elemento de
refuerzo. Preferiblemente, dicha composición de recubrimiento tendrá
así una viscosidad a 25ºC de por lo menos 1 Pas, preferiblemente de
por lo menos 5 Pas. Dicha viscosidad es preferiblemente no mayor de
100 Pas, más preferiblemente no mayor de 50 Pas. Según una
realización preferida, dicha viscosidad es de aproximadamente 10
Pas. Dicha viscosidad se mide mediante un viscosímetro Bohlin en una
configuración de placa a placa, de 40 mm de diámetro, índice de
cizalladura 1 s^{-1}.
Típicamente, la composición líquida que se puede
curar que se aplica sobre las fibras expuestas y el elemento de
refuerzo es una composición de recubrimiento con base acrílica que
comprende por lo menos un oligómero con grupos terminales de
acrilato o metacrilato, por lo menos un monómero diluyente acrílico
y por lo menos un fotoiniciador.
El oligómero representa generalmente el
40-80% de la formulación en peso y puede ser, por
ejemplo, un poliuretanoacrilato, un epoxiacrilato o mezclas de los
mismos.
El monómero diluyente del tipo acrílico
representa el 20-50% y tiene una estructura
compatible con la del oligómero. El monómero diluyente puede
contener una estructura de alquilo, tal como isobomilacrilato,
hexanediacrilato, diciclopentadieno-acrilato,
trimetilolpropano-triacrilato, o aromático tal como
nonilfenileteracrilato,
polietilenoglicol-fenileteracrilato y derivados
acrílicos de bisfenol A.
Uno o más fotoiniciadores, tal como aquellos
comúnmente conocidos en la técnica, se añaden preferiblemente a la
composición. Otros aditivos, tal como inhibidores que inhiben la
polimerización mediante el efecto de la temperatura,
estabilizadores de luz, agentes de nivelación y promotores de
separación también se pueden añadir.
Una formulación típica de una composición de
recubrimiento que se puede curar comprende aproximadamente un
40-70% de poliuretanoacrilato, epoxiacrilato o sus
mezclas, aproximadamente un 30-50% de monómero
diluyente, aproximadamente un 1-5% de fotoiniciador
y aproximadamente un 0,5-5% de otros aditivos.
Una vez curado, el recubrimiento polimérico
tiene preferiblemente un módulo de elasticidad E' a 25ºC comparable
con el del material polimérico que forma el núcleo óptico.
Preferiblemente, dicho módulo no es inferior aproximadamente 1/3
del módulo del material termoplástico, más preferiblemente no
inferior a aproximadamente 1/2 de dicho módulo. Además, el módulo
del recubrimiento polimérico curado es preferiblemente no mayor de
aproximadamente cinco veces el módulo del material termoplástico,
más preferiblemente no mayor de aproximadamente tres veces. Por
ejemplo, cuando el material que forma el núcleo óptico es un
polímero termoplástico que tiene módulo de elasticidad de
aproximadamente 30 MPa a 25ºC (tal como Hytrel® 3548L), el módulo de
elasticidad a 25ºC del material polimérico curado que forma la
unión puede ser de entre aproximadamente 10 MPa y aproximadamente
150 MPa, preferiblemente entre 20 y aproximadamente 90 MPa. En el
caso de que el núcleo óptico unido se utilice para la fabricación
de un cable de telecomunicaciones submarino, que tiene típicamente
una temperatura operativa de entre 0ºC y aproximadamente 20ºC, es
preferible que dicho módulo de elasticidad permanezca por debajo de
aproximadamente 1000 MPa a lo largo de la totalidad de dicho rango
de temperatura, más preferiblemente menor de aproximadamente 800
MPa, y mucho más preferiblemente no mayor de aproximadamente 600
MPa.
El módulo de elasticidad anterior es el módulo
de tracción del material medido utilizando un aparato DMTA
(analizador térmico mecánico dinámico de Reometrics Inc.), en
tracción, a una frecuencia de 1 Hz a un índice de calentamiento de
2ºC/minuto.
Un ejemplo de una composición de recubrimiento
líquido que se puede curar adecuada para su utilización en el
procedimiento y la unión de la presente invención es DeSolite®
3471-9-41 (DSM).
La figura 3 muestra un aparato 301 adecuado para
realizar un procedimiento de unión y para obtener un núcleo óptico
unido según la invención. En particular, el presente procedimiento
produce ventajosamente una unión que tiene substancialmente del
mismo diámetro que el del núcleo óptico.
Dicho aparato 301 está preferiblemente montado
en una posición vertical y comprende un par de elementos de tensión
302 y 302', cada uno de los cuales está provisto de un elemento de
fijación 304 y 304' respectivo, para la fijación del núcleo óptico
unido.
El aparato también comprende un dispositivo de
recubrimiento desplazable 310 para formar la unión. El dispositivo
de recubrimiento comprende una corredera 305 que puede deslizarse
sobre una guía 306 que acaba en correspondencia con el par de
elementos de tensión 302.302'. Dicha guía es preferiblemente una
guía de alta precisión (el error de paralelismo entre el plano de
soporte y el plano sobre cuál se desliza la corredera no es mayor
de \pm 5 \mum) con una longitud de aproximadamente 2 m.
Un molde 307 (representado en mayor detalle en
la figura 4) está colocado sobre dicha corredera 305. El molde está
conectado a un dispensador 308 para la composición de recubrimiento
que se puede curar con radiación. Unas lámparas ultravioletas (UV)
309 están dispuestos en lados opuestos en la proximidad del molde
307 y son preferiblemente solidarias con la corredera 305.
La corredera 305 se acciona de manera adecuada
mediante un motor (no representado) y se mueve a lo largo de la
guía 306, preferiblemente a una velocidad controlada, desde un
extremo al otro de la porción de fibras y el elemento de refuerzo
que se recubre. Preferiblemente, la corredera se mueve mediante un
tornillo sin fin accionado mediante un motor externo. El tornillo
sin fin girar alrededor de sí mismo y provoca el movimiento de la
corredera. Dicho motor es ventajosamente un motor de muy alta
precisión que no provoca vibraciones, proporciona una velocidad
constante, y alcanza la velocidad de trabajo con una aceleración
constante cuando arranca y cuando se detiene. El valor de la
aceleración puede predeterminar. Dichas características del motor
evitan vibraciones o movimientos abruptos que podrían afectar de
manera adversa la calidad del recubrimiento. Dependiendo de las
propiedades reológicas de la composición de recubrimiento líquida
(por ejemplo su viscosidad), el molde se mueve preferiblemente a lo
largo de los elementos a recubrir a una velocidad de entre
aproximadamente 0,1 y aproximadamente 1,5 m/minuto, más
preferiblemente entre aproximadamente 0,3 m/minuto y aproximadamente
1,0 m/minuto.
La figura 4 muestra en detalle el molde 307, que
comprende dos mitades 401 y 402, que son preferiblemente
complementarias entre sí de tal manera que se pueden colocar en
contacto entre sí para formar una cavidad interna longitudinal, a
través de la cual se hace pasar a continuación el conjunto del
elemento de refuerzo y las fibras ópticas durante el proceso de
recubrimiento. El área central de la cavidad incluye una cámara 403
con una sección transversal cilíndrica para la acumulación del
material que forma el recubrimiento, un canal de entrada 404 con
una sección transversal circular para la inserción de las fibras
ópticas y del elemento de refuerzo y un canal de salida 405 con una
sección transversal circular a través de la cual sobresalen las
fibras ópticas y el elemento de refuerzo recubiertos.
El molde también comprende un canal 407 que
introduce el material líquido (proporcionado mediante el
dispensador 308 mostrado en la figura 3) al interior de la cámara de
acumulación.
Cada una de las dos mitades está preferiblemente
hecha de material metálico, o más generalmente de un material que
es prácticamente no deformable a altas temperaturas y que es capaz
de evitar la entrada de luz ultravioleta al interior del molde.
Los canales de entrada y salida 404 y 405 son
coaxiales respecto a un mismo eje, identificado mediante la letra X
en la figura 4, de tal manera que el conjunto de las fibras ópticas
y el elemento de refuerzo se mantiene en una posición
substancialmente rectilínea. El canal de entrada 404 tiene
preferiblemente un diámetro sustancialmente igual (es decir, igual
o hasta aproximadamente 0,2 mm mayor) al diámetro del núcleo óptico,
mientras que el canal de salida 405 tiene un diámetro ligeramente
mayor que el diámetro del núcleo óptico, preferiblemente entre
aproximadamente 0,1 y aproximadamente 0,3 mm mayor, para permitir un
sobrerecubrimiento de la porción solidaria del núcleo óptico. El
canal de entrada 404 tiene también un ensanchamiento 406 que
facilita la inserción del conjunto 205 en el interior del molde,
para evitar un posicionamiento abrupto de las fibras, que podría
provocar daños, o incluso la fractura de las fibras. De la misma
manera, también el canal de salida 405 poder estar provisto de un
ensanchamiento similar, para permitir una suave liberación del
conjunto recubierto del molde.
El dispositivo mostrado en la figura 3 funciona
de la siguiente manera.
Un núcleo óptico unido (por ejemplo el
representado en la figura 2) se coloca en el interior del
dispositivo mediante la fijación de las dos porciones de extremo
solidarias 201 y 201' sobre los elementos de tensión 302 y 302' a
través de los respectivos elementos de fijación 304 y 304'. Una vez
se ha fijado el núcleo óptico, los elementos de tensión se separan,
de manera que el elemento de refuerzo unido (y, en consecuencia,
también las fibras ópticas empalmadas) del conjunto 205 permanecen
bajo una ligera tensión durante el procedimiento de recubrimiento.
Típicamente, se aplica una tensión de entre aproximadamente 5 kg y
aproximadamente 10 kg al núcleo óptico, de manera que el elemento
refuerzo se somete a una elongación de aproximadamente
0,05-0,1%. En el caso de que el núcleo óptico tenga
una funda externa, como la funda 105 representada en la figura 1,
se podrá retirar ventajosamente una longitud de aproximadamente
10-20 mm de dicha funda, para exponer el material
termoplástico que incluye las fibras ópticas. En consecuencia, la
porción final del núcleo óptico fijo 312 tiene un diámetro
ligeramente reducido, que facilita la aplicación del material de
recubrimiento en la interfaz entre el conjunto 205 que se ha de
recubrir y la porción final del núcleo óptico solidario.
La corredera 305 se coloca en un extremo de la
guía 306. Una primera mitad del molde se coloca sobre dicha
corredera de tal manera que el conjunto 205 se coloque exactamente a
lo largo del eje. La segunda mitad del molde se coloca en contacto
con la primera mitad para formar el molde completo. En esta
condición, el conjunto se inserta completamente en el interior del
molde, y el material líquido se libera mediante el dispensador 308
y pasa a través del canal 407 al interior de la cámara de
acumulación 403 en el interior del molde, llenándolo completamente.
En la salida del molde 307, el material de recubrimiento se somete a
un curado mediante radiación mediante las dos lámparas
ultravioletas 309, obteniendo así una unión que tiene
substancialmente el mismo diámetro que el del núcleo óptico.
La figura 3 muestra una primera porción 311 del
conjunto 205, que ya se ha recubierto mediante el dispositivo de
recubrimiento 310, que se mueve en la dirección de la flecha. En las
dos interfaces entre el conjunto y las dos porciones finales de los
dos núcleos ópticos solidarios, el material de recubrimiento está
preferiblemente superpuesto para una longitud de aproximadamente
10-20 mm y un espesor de aproximadamente
0,05-0,1 mm en el núcleo óptico solidario. Esta
ligera superposición del material de recubrimiento sobre el núcleo
óptico solidario permite sujetar el material de recubrimiento al
núcleo óptico y evitar una posible discontinuidad del recubrimiento
en las interfaces.
Según una realización de la presente invención,
un elemento a modo de disco, indicado mediante el número 408 en la
figura 4, que tiene una pluralidad de orificios para el paso a
través de las fibras y el elemento de refuerzo, se puede insertar a
lo largo del canal de entrada 404, para evitar un posible
desplazamiento de las fibras ópticas y/o del elemento de refuerzo
respecto a su respectiva posición rectilínea (por ejemplo debido a
la presión provocada mediante el material líquido en la cámara de
acumulación del molde), contribuyendo así a mantener la
configuración espacial deseada de las fibras ópticas alrededor del
elemento de refuerzo central. Éste disco se puede obtener
ventajosamente mediante el corte de una sección transversal (por
ejemplo de 2-3 mm de espesor) del núcleo óptico
solidario, por ejemplo mediante la corte del extremo de uno de los
dos núcleos ópticos solidarios después de su unión. El disco ha sido
obtenido, preferiblemente desprovisto de la capa de recubrimiento
externa, se hace deslizar a continuación alejándose del extremo
solidario del núcleo óptico y colocado en el interior del molde,
junto con el conjunto que se ha de recubrir, en correspondencia con
la porción de salida del canal de entrada 404, tal como se indica
mediante el número 408 en la figura 4. Cuando el molde, al final
del proceso de recubrimiento, alcanza el extremo de la sección
opuesta del núcleo óptico solidario, el disco se apoya en contacto
con dicha porción solidaria y se recubre mediante el material de
recubrimiento desde el molde.
El núcleo óptico unido así obtenido se puede
utilizar de esta manera para la fabricación de una longitud
substancial de un cable óptico, tal como el cable 501 mostrado en la
figura 5.
El cable 501 tiene un eje 510 y comprende de una
manera centrada del núcleo óptico 101 que es sustancialmente
cilíndrico y, alrededor del mismo, una pluralidad de elementos de
protección y refuerzo o capas 507, 512 y 513.
El núcleo óptico 101, descrito en detalle
anteriormente con referencia a la figura 1 y unido según el
procedimiento representado anteriormente, tiene un diámetro externo
que es preferiblemente menor de 4 mm, típicamente de
aproximadamente 3 mm.
Una pluralidad de elementos de refuerzo 507a,
507b y 507c, preferiblemente elementos a modo de hilo hechos de
acero, están previstos alrededor del núcleo óptico 101. En el
ejemplo mostrado en la figura 5, esta pluralidad de elementos o
refuerzo comprende:
- un primer grupo de elementos de refuerzo 507a
que tienen un primer diámetro y están dispuestos en contacto mutuo
para proporcionar una estructura de autosoporte que define una
primera capa de refuerzo 508 fuera del núcleo óptico 101;
- un segundo grupo de elementos de refuerzo 507b
que tienen un segundo diámetro que es menor que el del primer grupo
y están dispuestos fuera de los elementos del primer grupo 507a;
y
- un tercer grupo de elementos de refuerzo 507c
que tienen que hacer diámetro menor que el del segundo grupo y
están dispuestos fuera que los elementos del primer grupo 507a y
alternados con los elementos del segundo grupo 507b para definir,
junto con estos últimos, una segunda capa de refuerzo 509 fuera de
la capa de refuerzo 508.
Los elementos de refuerzo 507c están dispuestos
en una posición angular correspondiente a la de los elementos de
refuerzo 507a, de manera que la segunda capa de refuerzo 509 tiene
una cubierta externa sustancialmente cilíndrica tangencial a los
elementos de refuerzo 507b y a los elementos de refuerzo 507c.
El conjunto que consiste en las dos capas de
refuerzo 508 y 509 define una estructura conocida la técnica como
una estructura "Warrington".
Un revestimiento tubular 512, que está
preferiblemente hecho de material metálico y más preferiblemente de
cobre, rodea los elementos de refuerzo 507b, 507c de la segunda capa
de refuerzo 509 y, junto con la estructura "Warrington" citada
anteriormente, define una estructura de refuerzo que tiene
características mecánicas tales como para proporcionar al cable 501
una alta resistencia a las tensiones mecánicas, en particular a la
presión hidrostática presente en zonas profundas del mar. Además,
el revestimiento 512 define un elemento eléctricamente conductor
que se puede utilizar para alimentar eléctricamente repetidores de
señal dispuestos en el sistema de telecomunicaciones del cual el
cable 501 forma una parte. Finalmente, el revestimiento 512 permite
que la parte más interna esté protegida de la humedad.
Alternativamente, los elementos de refuerzo se
pueden colocar en otras configuraciones, es decir, en una o más
filas, dependiendo de las condiciones de uso.
Establecimientos uno comprende, además, una capa
513 de material de polímero, preferiblemente polietileno, que está
dispuesta fuera del revestimiento 512 y está diseñada para
proporcionar un aislamiento eléctrico respecto al exterior.
Cuando no están presentes otros revestimientos,
el diámetro externo de la capa 513 también define el diámetro
externo del cable 501. La capa 513 puede, si es necesario, está
protegida mediante un revestimiento de banda de metal (no
representado) o mediante uno o más revestimientos del tipo polímero
(no representado) fuera del revestimiento de la capa de metal.
El cable 501 descrita anteriormente está
típicamente diseñado para utilizarse hasta una profundidad máxima,
en el mar, de aproximadamente 7000 m. En algunos casos, por ejemplo
cuando se utiliza en agua de mar baja donde se realizan actividades
de pesca, el cable 501 puede estar provisto de una armadura externa
(no representado) que consiste en una o más capas de elementos de
refuerzo cilíndricos que están preferiblemente hechos de acero y
alternados con capas de material de polímero, por ejemplo
polipropileno.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet WO 0060393 A [0003]
\bullet US 4784459 A [0006]
\bullet US 5093048 A [0007]
\bullet WO 0146080 A [0008]
Claims (12)
1. Núcleo óptico para un cable de
telecomunicaciones, que comprende:
- una primera sección y una segunda sección,
teniendo dicha primera y segunda secciones sustancialmente un mismo
diámetro predeterminado y comprendiendo respectivamente un elemento
de refuerzo central, una pluralidad de fibras ópticas y un material
polimérico termoplástico dispuesto alrededor de dicho elemento de
refuerzo y encajando dichas fibras ópticas;
- una tercera sección, dispuesta entre dichas
primera y segunda secciones y que comprende un empalme entre dichas
pluralidad de fibras ópticas y una unión entre los elementos de
refuerzo de dichas respectivas primera y segunda secciones;
en el que dicha tercera sección comprende un
material polimérico curado dispuesto alrededor y que encaja dicho
elemento de refuerzo unido y dichas fibras ópticas empalmadas,
teniendo dicha tercera sección sustancialmente el mismo diámetro
que el diámetro predeterminado de dicha primera y segunda secciones
del núcleo óptico y una longitud entre aproximadamente 80 y 120
cm.
2. Núcleo óptico según la reivindicación 1, en
el que dicho material polimérico curado tiene un módulo de
elasticidad no menor de aproximadamente 1/3 del módulo de
elasticidad de dicho material termoplástico.
3. Núcleo óptico según la reivindicación 1, en
el que dicho material polimérico curado tiene un módulo de
elasticidad no inferior a aproximadamente 1/2 del módulo de
elasticidad de dicho material termoplástico.
4. Núcleo óptico según la reivindicación 1, en
el que dicho material polimérico curado tiene un módulo de
elasticidad no mayor de aproximadamente cinco veces el módulo de
elasticidad de dicho material termoplástico.
5. Núcleo óptico según la reivindicación 1, en
el que dicho material polimérico curado tiene un módulo de
elasticidad no mayor de aproximadamente tres veces el módulo de
elasticidad de dicho material termoplástico.
6. Cable óptico que comprende un núcleo óptico
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y por lo menos
una capa de protección dispuesta alrededor de dicho núcleo
óptico.
7. Procedimiento para la unión de una primera
sección de un núcleo óptico para un cable de telecomunicaciones con
una segunda sección de un núcleo óptico de un cable de
telecomunicaciones, teniendo dichos primer y segundo núcleos
ópticos substancialmente un mismo diámetro predeterminado y
comprendiendo respectivamente un elemento de refuerzo central, una
pluralidad de fibras ópticas y un material polimérico termoplástico
dispuesto alrededor de dicho elemento de refuerzo y que encajan
dichas fibras ópticas, en el que dicho procedimiento comprende:
- retirar el material polimérico para una
longitud predeterminada en un extremo respectivo de dichas primera
y segunda secciones, para exponer una porción respectivo de dichas
dos modalidades de fibras ópticas y de dichos dos elementos de
refuerzo;
- empalmar las respectivas porciones expuestas
de dichas pluralidad de fibras ópticas y unir las dos porciones
expuestas de los dos elementos de refuerzo respectivos, obteniendo
así una longitud de un conjunto formado mediante dichas porciones
empalmadas expuestas de fibras ópticas y mediante dichas porciones
expuestas del elemento de refuerzo unido, teniendo dicha conjunto
una longitud de entre aproximadamente 80 y 120 cm;
- proporcionar una composición de recubrimiento
líquida que se puede curar mediante radiación a lo largo de toda la
longitud de dicho conjunto;
- curar dicha composición de recubrimiento que
se puede curar mediante radiación, para obtener un elemento
alargado de un material polimérico curado que encaja dichas fibras
ópticas y dicho elemento de refuerzo, teniendo dicho elemento
alargado sustancialmente el mismo diámetro que el diámetro
predeterminado de dichas primera y segunda secciones del núcleo
óptico;
en el que dicha etapa de proporcionar una
composición de recubrimiento líquida que se puede curar mediante
radiación se realiza atravesando un dispositivo de recubrimiento lo
largo de la longitud de dicho conjunto desde un primer extremo a un
segundo extremo del mismo.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicha composición de recubrimiento tiene una viscosidad a
25ºC de por lo menos 1 Pas.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicha composición de recubrimiento tiene una viscosidad a
25ºC de por lo menos 5 Pas.
\newpage
10. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicha composición de recubrimiento tiene una viscosidad a
25ºC no mayor de 100 Pas.
11. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicha composición de recubrimiento tiene una viscosidad a
25ºC más preferiblemente no mayor de 50 Pas.
12. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que en la longitud de las fibras ópticas empalmadas es entre
aproximadamente un 0,01% y aproximadamente un 0,1% menor que la
longitud del elemento de refuerzo.
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