FI75940C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av en sekundaermantelkonstruktion foer ett fiberknippe bildat av flera optiska fibrer. - Google Patents

Description

ι 75940

Menetelmä ja laitteisto useista optisista kuiduista muodostuvan kuitukimpun toisiovaipparakenteen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto useis-5 ta optisista kuiduista muodostuvan kuitukimpun toisiovaipparakenteen valmistamiseksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä syötetään useita primääripäällystettyjä optisia kuituja erillisiltä syöttörullilta, muodostetaan kuiduista kui-tukimppu, suulakepuristetaan kuitukimpun ympärille väljä 10 toisiovaippa, joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitukimpun ja toisiovaipan välillä, aikaansaadaan kuiduille haluttu ylimääräinen pituus vaippaan nähden, ja kelataan muodostunut toisiovaipparakenne vastaanottokelalle. Keksinnön mukainen laitteisto puolestaan on patenttivaatimuksen 15 3 johdanto-osan mukainen.

Englantilaisessa hakemusjulkaisussa GB-A-2 079 970 on esitetty toisiovaippauslinja, jossa ohjataan useita erillisiä kuituja yhdeksi kuitukimpuksi, jossa kuidut ovat keskenään täsmällisessä järjestyksessä. Tämän jälkeen kuitukim-20 pun ympärille suulakepuristetaan toisiovaippa, jonka halkaisijaa kutistetaan siten, että vaippa ympäröi kuitukimp-pua väljästi. Tässä hakemusjulkaisussa esitetyssä menetelmässä aiheuttaa kuitujen välinen täsmällinen järjestys eri kuiduille erilaisen kuituylimäärän (BIAS) kääntöpyöriä käy-25 tettäessä, koska kuidut kulkevat erilaisin sätein kääntö-pyörien ympäri, jolloin niiden kulkemat kehäpituudet ovat erilaiset. Kuituylimäärällä tarkoitetaan sitä, että putki-rakenteessa optisen kuidun pituus on suurempi kuin muovisen toisiovaippaputken pituus. Erilaiset kuituylimäärät eli 30 kuitujen väliset pituuserot puolestaan huonontavat kaapelin lämpötilakäyttäytymistä, koska kuidun ja vaipan lämpö- laajenemiskertoimet ovat hyvin erilaiset. Lasin (kuitu) —6 o lämpölaajenemiskerroin on suuruusluokkaa 10 1/ C ja muo vin (vaippa) suuruusluokkaa 10 ^ 1/°C - 10 ^ 1/°C.

35 US-patenttijulkaisussa 4 458 476 on toisaalta esi- 2 75940 tetty pystysuuntainen toisiovaippauslinja, jossa kuidut SZ-kerrataan ennen väljän toisiovaipan suulakepuristamista ja vaipan rasvatäyttöä. SZ-kertauksella pyritään saamaan kuitujen keskimääräiset ylimääräpituudet samoiksi, jolloin siis 5 kääntöpyörillä ei ole samaa haittavaikutusta kuin edellä kuvatun GB-hakemusjulkaisun 2 079 970 yhteydessä. SZ-kertaus tuo kuitenkin mukanaan useita muita, seuraavassa kuvattavia haittoja. SZ-kertaus aiheuttaa kuituihin vääntöä ja sitä kautta staattista jännitystä. Toisaalta jännitysten vähen-10 tämiseksi tehtävät tiheät kertaussuunnanvaihdot hidastavat linjanopeutta. SZ-kertaus pyrkii myös purkautumaan, koska kuidut ovat jäykkiä ja prosessin aikana on oltava pieni jännitys. Keskitanko, jonka ympärille kuidun kierto tapahtuu, jarruttaa kuituja aiheuttaen kitkan kasvua ja jännityksen 15 lisääntymistä sykähdyksittäin kiertotaajuuden mukaisesti.

Tämä "jarrutekijä" suurentaa eri kuitujen suhteellisia jän-nityseroja aiheuttaen kuituylimäärän vaihteluja ja huonontaen kaapelin teknisiä ominaisuuksia. Optisen kaapelin tyypillinen kuituylimäärävaatimus (biasvaatimus) on 0,01 -20 0,05 %.

Jarrutekijän vaikutusta havainnollistetaan seuraa-valla esimerkillä. Kuitujen tensiot SZ-kertaajalle saapuessa voivat poiketa toisistaan, johtuen kuidun ensiöpäällys-tyksen jälkeisestä puolauksesta ja toisiopäällystyksen läh-25 töjärjestelyjen tensiovaihteluista. 860 g:n tensio aiheut taa 125yUm:n kuituun 1,00 %:n venymän. Kuidun venymä on lineaarinen jännityksen suhteen toisiopäällystysprosessin ten-sioalueella. Jarrukertoimen (K) vaikutuksesta eri kuitujen tensiot kasvavat seuraavasti: ! 30 T'^ = K T (K > 1) Jarrukerroin tangon ympäri kierretylle langalle on K = eUÄ>, missä u = kitka-kerroin ja oc= kiertymäkulma (rad) tangon ympäri. Käytännössä havaittuja 35 K-arvoja kahden kierroksen kiertymäl lä: K = 1,4 (teflontanko) ... K = 2,0 (terästanko) 3 75940

Esimerkissä oletetaan K = 1,5 ja kolmen kuidun tensiot: T-j = 70 g, T2 = 70 g ja = 90 g, tällöin T'^ = 105 g, T’2 = 105 g ja T'3 = 135 g.

Tensioero T3 - T2 on 20 g, joka 125^um kuidussa mer-5 kitsee 3. kuidulle 0,023%:n venymä-eroa verrattuna kuituihin 1 ja 2 ennen SZ-kertaajaa. SZ-kertaajan jälkeen tensioero 35 g, vastaten absoluuttista venymäeroa 0,035 %, on kasvanut jarrutekijän vaikutuksesta merkittävän suureksi aiheuttaen huomattavan eron eri kuitujen ylimääräpituuksissa.

10 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin päästä eroon kääntöpyörien aiheuttamista erilaisista kuituylimää-ristä, kuitenkin niin, että edellä kuvatut SZ-kertaukseen liittyvät haitat eliminoituvat. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä siten, että kuitukimpun muodostamis-15 vaiheessa vuorotellaan toistuvasti erillisten kuitujen keskinäistä järjestystä kuitukimpussa.

Tällainen vuorottelu tai ristipunonta (Cross Stranding) on sinänsä tunnettu puhelinkaapelitekniikasta, jossa sitä käytetään johdinparien välisen ylikuulumisen pienentä-20 miseen. Keksinnön mukaisena perusajatuksena onkin siten käyttää tätä vuorottelumenettelyä hyväksi optisten kuitujen toisiovaippauksen yhteydessä kuitujen välisten pituuserojen tasottamiseen ja sitä kautta kaapelin teknisten ominaisuuksien parantamiseen.

25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä eivät kääntöpyörät synnytä eri kuitujen välille pituuseroja. Koska kuituja ei kierretä, ei niihin synny jännityksiä, jotka heikentäisivät kaapelin laatua. Keksinnön mukainen menetelmä ei myöskään rajoita linjanopeutta, ja se soveltuu käytettäväksi sekä 30 vaaka- että pystylinjoilla.

Yksinkertaisin toteutus saavutetaan, kun vuorottelua ohjataan satunnaispulssigeneraattorin avulla» jolloin ei tarvitse laatia erillistä algoritmia vuorottelun ohjaamiseen.

35 Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on 4 75940 tunnusomaista se, että syöttörullien ja suulakepuristimen välissä on sekoitinlaite kuitukimpun erillisten kuitujen keskinäisen järjestyksen vuorottelemiseksi toistuvasti. Linjan alkupäässä syntyvien tensioiden vähentämiseksi on 5 edullista varustaa sekoitinlaitteen perässä olevista ohjaus-teloista ainakin yksi erillisellä käyttölaitteella. Tätä käytettävää ohjaustelaa ohjataan edullisesti tensiosäädön avulla.

Kitkan ja tensiovaihteluiden vähentämiseksi edelleen 10 on sekoitinlaitteen ohjaussuulakkeet varustettu pyörivillä rullilla.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisen piirustuksen mukaiseen esimerkkiin, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti optisten kuitujen toi-15 siovaippauslinjaa, jossa keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan, ja kuvio 2 esittää toisiovaippauslinjan suuntaisena perspektiivikuvantona keksinnön mukaista vuorotteluvaihet-ta nähtynä kuvion 1 nuolen A kohdalta, ja 20 kuvio 3 esittää yksityiskohtaisemmin sekoitinlait teen suulaketta.

Kuviossa 1 syötetään lähtöpään purkauslaitteen syöt-törullilta S primääripäällystetyt optiset kuidut 1a - 1e sekoitinlaitteeseen 2, jota ohjataan generaattorin 3 avul-25 la. Sekoitinlaitteen tarkoituksena on sekoittaa toistuvasti kuituja keskenään siten, että niiden keskinäinen järjestys vaihtelee, jolloin eri kuitujen väliset pituuserot keskimäärin ottaen häviävät. Sekoitinlaitteen toimintaa kuvataan lähemmin kuvion 2 yhteydessä. Sekoitinlaitteelta 2 joh-30 detaan kuitukimppu 1 peräkkäisten ohjaustelojen 2a ja 2b välistä rasvatäyttölaitteen 4 kautta edelleen suulakepuristimelle 5, jossa kuitukimpun ympärille puristetaan väljä toisiovaippa. Varustamalla ainakin toinen ohjausteloista 2a tai 2b erillisellä käyttölaitteella 2c, voidaan linjan al-35 kupäässä, lähtöpurkauslaitteissa ja sekoituslaitteessa syn- 5 75940 tyviä tensioita vähentää. Käyttölaitetta ohjataan edullisesti tensiosäädön avulla. Suulakepuristamisen yhteydessä tapahtuu toisiovaipan rasvatäyttö, mikä sitoo kuidut toisiinsa nähden vaipan sisällä ja estää tämän jälkeen kuitujen 5 järjestyksen muuttumisen. Suulakepuristimelta johdetaan vai-pattu kuitukimppu 6 kaksivaiheisen jäähdytyslaitteen läpi veto- ja venytyslaitteelle 9. Jäähdytyslaite on kaksivaiheinen, jolloin se käsittää erilliset jäähdytysosat 7a ja 7b. Ensimmäisessä jäähdytysosassa 7a on kuumavesikierto.

10 Jäähdytyslaitteen osien 7a ja 7b välissä on halkaisijan mittauslaite 8. Veto- ja venytyslaitteelta vaipattu kuitukimppu 6 kulkee edelleen vastaanottokelalle 10. Veto- ja veny-tyslaite 9 käsittää vetolaitteen 9a ja venytyslaitteen 9b, jotka on kytketty pakkokäyttöisesti toisiinsa käyttölait-15 teen (ei esitetty) avulla. Käyttölaitteen avulla aiheutetaan vetolaitteen 9a ja venytyslaitten 9b välille pieni nopeusero niin, että vetolaite pyrkii jarruttamaan vaippaa venytyslaitteen vetovaikutukseen nähden. Venytyslaitteessa 9b aikaansaadaan kuitukimpun lukitseminen aksiaalisesti liu-20 kumattomasti vaippaan. Tällainen venytys aikaansaa vaippaan esivenymän. Kun vaippa jättää venytyslaitteen 9b, pääsee vaipan esivenymä laukeamaan ennen kelaamista vastaanottokelalle. Koska vastaanottokela estää vaipan ja kuitukimpun aksiaalisen liikkumisen toistensa suhteen, aikaansaa esive-25 nymän laukeaminen eli vaipan kutistuminen sen, että vaippa jää jonkin verran kuitukimppua lyhyemmäksi. Tämä tapa aikaansaada kuiduille ylimääräistä pituutta vaippaan nähden on sinänsä tunnettu eikä sitä tässä yhteydessä kuvata varsinaiseen keksinnölliseen ajatukseen kuulumattomana enempää.

30 Tarkemmin tätä menetelmää ja siihen liittyvää laitteistoa on kuvattu suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-831 928.

Kuviossa 2 on esitetty generaattorin 3 ohjaamaa se-koitinlaitetta 2 nähtynä kuvion 1 nuolen A suunnasta. Se-koitinlaite käsittää kuitujen kulkusuuntaan nähden poikit-35 täisen suulakeseinämän 2d sekä sen molemmilla puolilla ole- 6 75940 vat, ohjaus- ja käyttölaitteet sisältävät runko-osat 2e. Suulakeseinämässä on viisi päällekkäistä, seinämän läpi menevää, kuitujen kulkusuuntaan nähden poikittaista rakoa 16, yksi kutakin erillistä kuitua varten. Kussakin poikittais-5 suuntaisessa raossa 16 on suulake 17, jossa olevan aukon 17a läpi yksittäinen kuitu kulkee. Suulakkeet 17 sijaitsevat rakojen 16 seinissä olevissa urissa 18, joissa ne liikkuvat rakojen suunnassa, toisin sanoen kuitujen kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa. Tätä liikettä on kulo vattu kaksipäisellä nuolella B. Kunkin suulakkeen 17 sivu-suuntaista sijaintia raossa 16 ohjaillaan moottorilla, joka liikuttaa suulaketta haluttuun asemaan. Moottori pysähtyy ja käynnistyy generaattorilta 3 saamiensa pulssien mukaisesti. Siirtämällä näin jokaista suulaketta 17 erikseen 15 toistuvasti sivusuunnassa vaihdellaan kuitujen keskinäistä järjestystä, jolloin kuitujen väliset pituuserot, jotka prosessissa olevat kääntöpyörät muutoin aiheuttaisivat, häviävät. Ohjaus on edullista suorittaa satunnaispulssigeneraat-torin avulla. Tällainen generaattori synnyttää sekoitinlai-20 tetta ohjaavat pulssit esimerkiksi transistorin kohinaspekt-rin perusteella. Ohjaus voitaisiin luonnollisestikin suorittaa myös tarkoin määrätyn logiikan mukaisesti, mutta tämä olisi, kuten aikaisemmin todettiin, monimutkaisempi vaihtoehto kuin satunnaispulssigneraattorin käyttö.

25 Kuviossa 3 on esitetty yksittäistä suulaketta 17 lähtöpään puolelta nähtynä. Suulake on varustettu kahdella toisiinsa nähden ristikkäisellä, laakeroidulla rullaparilla 19 ja 20, joiden välistä yksittäinen kuitu kulkee aukon 17a läpi. Rullapareilla pienennetään suulakkeiden aiheuttamaa 30 kitkaa. Käytettäessä kuiduissa suurikitkaista primääripääl-lystysmateriaalia tämä järjestely pienentää oleellisesti tensiovaihteluja.

Vaikka keksintö on edellä kuvattu viitaten oheisen piirustuksen mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei kek-35 sintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella i 75940 monin tavoin poikkeamatta silti oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen piiristä. Niinpä voidaan esimerkiksi kuitujen ylimääräinen pituus vaippaan nähden saada aikaan muullakin tavoin kuin edellä esi-5 tettyyn tapaan veto-, käyttö- ja venytyslaitteiden avulla. Tämä voisi tapahtua esimerkiksi vastaavalla tavalla kuin alussa mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 458 476 eli pitämällä vaipattu kuitukimppu vastaanottokeloineen tarkoin määrätyssä lämpötilassa hallitun kutistumisen aikaansaami-10 seksi.

Claims (6)

8 75940

1. Menetelmä useista optisista kuiduista muodostuvan kuitukimpun toisiovaipparakenteen valmistamiseksi, 5 jossa menetelmässä: - syötetään useita primääripäällystettyjä optisia kuituja (1a - 1e) erillisiltä syöttörullilta (S) , - muodostetaan kuiduista (1a - 1e) kuitukimppu (1), - suulakepuristetaan (5) kuitukimpun (1) ympärille 10 väljä toisiovaippa, joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitukimpun (1) ja toisiovaipan välillä, - aikaansaadaan kuiduille haluttu ylimääräinen pituus vaippaan nähden, ja - kelataan muodostunut toisiovaipparakenne vastaan-15 ottokelalle (10), tunnettu siitä, että - kuitukimpun (1) muodostamisvaiheessa vuorotellaan toistuvasti erillisten kuitujen (1a - 1e) keskinäistä järjestystä kuitukimpussa (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että erillisten kuitujen (1a - 1e) kulloinenkin keskinäinen järjestys määrätään satunnais-pulssigeneraattorin (3) avulla.

3. Laitteisto useista optisista kuidusta (1a - 1e) muodostuvan kuitukimpun (1) toisiovaipparakenteen valmis- 25 tamiseksi, joka laitteisto käsittää: - useita syöttörullia (S), joilta kultakin syötetään erillinen primääripäällystetty optinen kuitu (1a - 1 e) , - suulakepuristimen (5) väljän toisiovaipan suula-30 kepuristamiseksi optisten kuitujen (1a - 1e) muodostaman kuitukimpun (1) ympärille, joka toisiovaippa sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitukimpun (1) ja toisiovaipan välillä, ja - elimet (9a, 9b), joilla aikaansaadaan kuiduille 35 haluttu ylimääräinen pituus vaippaan nähden ennen toisio- 9 75940 vaipparakenteen kelaamista vastaanottokelalle (10), tunnettu siitä, että syöttörullien (S) ja suulakepuristimen (5) välissä on sekoitinlaite (2) kuitukimpun (1) erillisten kuitujen (1a - 1e) keskinäisen järjestyk-5 sen vuorottelemiseksi toistuvasti.

4. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sekoitinlaitteen (2) perässä on ohjausteloja (2a, 2b), joista ainakin yksi on varustettu erillisellä käyttölaitteella (2c).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin yhtä sekoitinlaitteen (2) perässä olevista ohjausteloista (2a) ohjataan tensio-säädön avulla.

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 3-5 mu-15 kainen laitteisto, tunnettu siitä, että sekoitinlaitteen (2) suulakkeet (17) on varustettu pyörivillä rullilla (19, 20) . 10 7594 0