FI86481C - Sekundaermantelkonstruktion foer optisk kabel samt foerfarande foer tillverkning av densamma. - Google Patents

Description

1 86481

Toisiovaipparakenne optista kaapelia varten sekä menetelmä toisiovaipparakenteen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on toisiovaipparakenne optista 5 kaapelia varten. Toisiovaipparakenne käsittää toisiovaip-paputken ja sen sisällä kuitukanavassa olevat optiset kuidut, jolloin putki ympäröi kuituja väljästi sallien aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken välillä, ja jolloin putken läpi kulkeva kuitukanava kiertyy putken pituussuun-10 nassa spiraalimaisesti eteenpäin ja sijaitsee putken kulloisessakin poikkileikkauksessa putken keskiakseliin nähden epäkeskeisesti. Keksinnön kohteena on myöskin menetelmä tällaisen toisiovaipparakenteen valmistamiseksi. Menetelmässä johdetaan optiset kuidut muovipuristimen pu-15 ristinpäähän torpedolle ja edelleen ulos ainakin yhdestä torpedopäästä, suulakepuristetaan puristinpäässä optisten kuitujen ympärille väljä toisiovaippaputki, joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken välillä, ja aikaansaadaan kuiduille haluttu ylimääräinen pituus 20 vaippaputkeen nähden.

Primääripäällystetyn tai paljaan optisen kuidun tai useammasta tällaisesta kuidusta muodostuvan kuitukimpun suojaus väljällä toisiovaipalla on yleisesti tunnettua. Toisiovaipan, joka yleensä on muoviputki, pääasiallisena 25 tarkoituksena on suojella kuitua tai kuitukimppua ulkoisilta mekaanisilta rasituksilta ja jännitykseltä. Väljän toisiovaippaputken tehtävänä on lisäksi antaa kuiduille häiriötön liikkumatila termisiä mittamuutoksia tai suoja-vaippaan kohdistuvien mekaanisten voimien aiheuttamia mit-30 tamuutoksia varten. Toisiovaippauksessa kuiduille pyritään antamaan tietty ylimääräinen pituus (bias), jotta kuidut eivät joutuisi venytykseen, vaikka vaippa hiukan venyykin. Tyypillisesti tällaisen ylimääräpituuden arvo on alle 1 %*:a. Väljästä toisiovaippaputkesta ja kuitujen ylimää-35 räpituudesta johtuen on kuiduilla liikkumavaraa putken 2 86431 sisällä sekä putken pidentyessä että lyhentyessä, esim. lämpöliike- ja venytystapauksissa. Koska putki on kuitenkin suhteellisen pieni, käytettyjen muovien kimmokertoimet 2 alhaisia (<2500 N/mm ) ja lämpölaajenemiskertoimet suuria -4 5 (»10 /°K), ei putkipäällyste yksin takaa kovinkaan suurta "venymä/puristumaikkunaa" kuiduille.

Tämän puutteen korjaamiseksi on tunnettua valmistaa optinen kaapeli siten, että toisiovaippaputket kerrataan joko spiraalimaisesti tai vaihtosuuntaisesti (ns. SZ-ker-10 taus) yhteisen keskielementin päälle. Keskielementti, joka on tyypillisesti metallia tai muovikomposiittia, lisää rakenteen lujuutta ja pienentää lämpöliikettä. Lisäksi kertaus kasvattaa kuitujen liikevaraa jo geometrisistäkin syistä: toisiovaippaputken kiertäminen spiraalimaisesti 15 tai oskilloivasti keskielementin ympärille tarkoittaa samalla sen saattamista tietylle taivutushalkaisijalle. Tämä puolestaan aikaansaa yhdessä kuitujen radiaalisen välyksen kanssa sen, että kuitujen suhteellinen liikevara venymän ja puristuman suhteen kasvaa merkittävästi.

20 Edellä kuvatulla tavalla valmistetut optiset kaape lit ovat yleensä luotettavia vaikeissakin ympäristöolosuhteissa ja ne suojaavat kuidut tehokkaasti veto- ja puris-tusrasituksilta. Niiden puutteena on kuitenkin valmistusprosessin vaatimien useiden peräkkäisten ja arkojen työ-25 vaiheiden kalleus. Tällainen kaapeli koostuu tyypillisesti 5-8 toisiovaippaputkesta, joista kukin sisältää yleensä Ιό kuitua. Valmistus edellyttää siis 5-8 toisiopäällystystä sekä niitä seuraavan yhteisen kertauksen, jonka mahdollinen epäonnistuminen tai vian löytyminen yhdessäkin kuidus-30 sa kertauksen jälkeen mitätöi kaikki edelliset onnistuneetkin työvaiheet. Tällainen rakenne ei myöskään ole paras mahdollinen esim. vesitiiveyden tai puristusluujuuden kannalta, ja se vaatiikin runsaasti muita työvaiheita ja rakennekomponentteja näiden ominaisuuksien parantamiseksi. 35 Edellistä rakennetta läheisesti muistuttava raken- 3 8 c 4 31 ne on ns. V-urakaapeli, jossa toisiovaippaputket on korvattu yhteisessä keskielementissä olevilla spiraalimaises-ti tai oskilloivasti kiertävillä urilla, joihin optiset kuidut on sijoitettu. Työvaiheita on vähemmän kuin edelli-5 sessä rakenteessa, tosin ne ovat työläitä ja vaativat paljon erikoislaitteistoa. Varsinkin kuitujen sijoitus uriinsa on arka ja häiriöaltis toimenpide.

Edellä kuvatuista rakenteista huomattavammin poikkeava kaapelirakenne on esitetty PCT-hakemuksessa W086/ 10 06178. Tämä kaapeli muodostuu yhdestä, läpimitaltaan suh teellisen suuresta putkesta, joka on rasvatäytteinen ja jonka sisällä kuitunippu tai -niput sijaitsevat. Putkea on lujitettu teräslangoilla ja se muodostuu useammasta päällekkäisestä muovikerroksesta ja tarvittaessa kosteus- ja/ 15 tai jyrsijäsuojasta. Koko kaapelirakenne valmistetaan yhdessä työvaiheessa, ja sen ilmiselvänä etuna onkin valmistuksen nopeus ja suoraviivaisuus sekä rakenteen yksinkertaisuus. Tällainen rakenne ei kuitenkaan pysty hyödyntämään kertauksen mukanaan tuomaa kuitujen liikevaran kas-20 vua. Kuiduille on tosin järjestetty tietty lievä ylimäärä-pituus, ja teräslankavahvistus on mitoitettava siten, ettei tuota venymävaraa ylitetä missään olosuhteissa. Puris-tustapauksessa, rakenteen jäähtyessä alempiin lämpötiloihin, sallii sisähalkaisiJaltaan suuri putki kuitujen tai . . 25 kuitunippujen mutkittelun ilman, että ne joutuvat puris tusjännityksen alaisiksi. Kuidut tai kuituniput voivat kuitenkin vapaasti asettua mihin tahansa taivutustasoon, joka poikkeaa epäedullisesti spiraalimaisesta avaruusti-lasta. Tällöin saatetaan yksittäisten kuitujen minimitai-30 vutussäteet alittaa, jolloin seurauksena on vaimennuksen kasvu tai kuidun eliniän lyheneminen. Halkaisijaltaan suuri reikä edellyttää myös jäykän täyttörasvan käyttöä, mikä osaltaan edistää ylläkuvattua ilmiötä. Teräslankojen tehtävänä onkin ilmeisesti myös rakenteen stabiloiminen pu-35 ristumia vastaan.

4 8 6 4 5’!

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä mainituista puutteista ja saada aikaan optiselle kaapelille sellainen toisiovaipparakenne, joka sallii kuiduille suuren liikevaran ilman puristumisvaaraa tai 5 minimitaivutussäteiden alitusta, ja joka samalla mahdollistaa kaapelin varman ja helpon valmistusmenetelmän. Nämä edut saavutetaan keksinnön mukaisella toisiovaippara-kenteella, jolle on tunnusomaista se, että kuitukanavan sisempi pää pysyy kiertyessään oleellisesti putken keski-10 akselilla.

Keksinnön mukaisena ajatuksena on korvata edellä kuvattu toisiovaippaputkien kertaus keskielementin ympärille toisiovaippaputken sisällä olevalla kuitukanavalla, joka pakottaa kuidut spiraalimaiseen avaruustilaan, jol-15 loin kaapelin valmistus yksinkertaistuu ja halpenee merkittävästi, samalla kun kerratun kaapelirakenteen edellä esitetyt edut pystytään kuitenkin säilyttämään.

Keksinnön mukaisella toisiovaipparakenteella saavutetaan kuitukimpun maksimaalinen liikevara pienimmällä 20 mahdollisella kiertyvän kanavan poikkipinnalla. Tämä takaa toisiovaippaputken korkean puristus- ja vetolujuuden ilman lisävahvistuksia. Poikkileikkaukseltaan pieni kuitukanava sallii myös suuremman vapausasteen täyttörasvan valinnassa, toisin sanoen voidaan käyttää pehmeämpiä rasvoja ilman 25 ulosvalumisen vaaraa. Näin voidaan välttää kalliiden ja vaikeasti prosessoitavien, silloittuvien täyttörasvojen käyttö. Kuitukanavan muoto pakottaa myös ylimääräpituutta omaavat kuidut kanavan oman spiraalin mukaisiksi, eli kuidut eivät pääse oskilloimaan keskiakselin molemmin puolin. 30 Kuten alussa todettiin, koskee keksintö myös mene telmää toisiovaipparakenteen valmistamiseksi. Toisiovaipparakenne voidaan keksinnön mukaisesti valmistaa kolmella vaihtoehtoisella tavalla. Menetelmille ovat tunnusomaisia patenttivaatimusten 10, 13 ja 15 tunnusmerkkiosissa kuva-35 tut piirteet.

5 86481

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuviot 1-5 esittävät poikkileikkausta keksinnön eri suoritusmuotojen mukaisista toisiovaipparakenteista, 5 kuvio 6 esittää perspektiivikuvantona kuviota 3 vastaavaa toisiovaipparakennetta, kuvio 7 esittää toista suoritusmuotoa kuvion 6 mukaisesta rakenteesta, kuvio 8a esittää kaaviomaisesti optisten kuitujen 10 toisiovaippauslinjaa, jossa keksinnön mukainen toisiovaip-parakenne valmistetaan, kuvio 8b esittää graafisesti toisiovaipan suhteellista venymää kuitunippuun nähden vyöhykkeittäin kuvion 8a mukaisessa linjassa ja samalla kuitujen ylimääräpituuden 15 ensisijaista synnyttämistapaa, kuvio 8c esittää graafisesti toisiovaipan suhteellista venymää kuitunippuun nähden ja samalla kuitujen ylimääräpituuden synnyttämistapaa tilanteessa, jossa spiraalimaisen kuitukanavan sijainti, mitat ja muoto ja/tai huo-20 mättävän jäykkä täyttörasva estävät kuitunippujen vapaan liikkumisen vetolaitteen pyörälle asti, kuvio 8d esittää kuvion 8a linjaan lisättävää pyörää, jonka avulla helpotetaan kuituylimäärän synnyttämistä sellaisissa keksinnön mukaisissa toisiovaipparakenteissa, . 25 joissa kuituylimäärä on synnytettävä kuviossa 8c esitetyl lä tavalla, kuvio 9 esittää tarkemmin osaa kuvion 8a mukaisesta toisiovaippauslinjasta keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisen suoritusmuodon kuvaamiseksi, 30 kuvio 9a esittää torpedopään muotoa ja sijaintia nähtynä pitkin kuvion 9 viivaa I-I, kuvio 10 esittää osaa toisiovaippauslinjasta keksinnön mukaisen menetelmän toisen suoritusmuodon kuvaamiseksi, 35 kuvio 11 esittää tarkemmin puristinpäästä ulostule- 6 86481 vaa toisiovaippaputkea kuvion 10 mukaisessa laitteistossa, kuvio 12 esittää kaaviomaisesti sivultapäin valmistuslinjaa toisiovaipparakenteen valmistamiseksi keksinnön mukaisen menetelmän kolmannen suoritusmuodon avulla, 5 kuvio 13 esittää kuvion 12 mukaista linjaa ylhääl täpäin nähtynä, ja kuvio 14 esittää poikkileikkausta vielä eräästä edullisesta toisiovaipparakenteesta, joka on valmistettu kuvioiden 12 ja 13 esittämällä menetelmällä.

10 Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkaus toisiovaippa- putkesta 1, jossa on keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti kuitukanavat 2.1, joissa erillisistä kuiduista 3 koostuvat kuituniput 4 kulkevat. Kuvion 1 mukaisessa rakenteessa sisältää kukin kuitunippu kuusi kuitua. Kukin 15 kolmesta kuitukanavasta 2.1 on poikkileikkaukseltaan ympyrän muotoinen ja sijaitsee kokonaisuudessaan putken 1 pitkittäisen keskiakselin A ulkopuolella. Kuitukanavat 2.1 sijaitsevat lisäksi tasavälein putken 1 kehän suunnassa ja yhtä kaukana keskiakselilta A. Kukin kuitukanava 2.1 kier-20 tyy putken 1 pituussuunnassa spiraalimaisesti eteenpäin yhtäsuurella spiraalinousulla. Kuitukanavien 2.1 kiertymistä on kuviossa 1 esitetty katkoviivoilla ja kiertosuuntaa nuolella B.

Kuvio 2 esittää poikkileikkausta toisiovaippaput-25 kesta 1, jossa on keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti kuitukanava 2.2, joka sekin on poikkileikkaukseltaan ympyrän muotoinen. Kuitukanavan 2.2 sisäreuna ulottuu juuri putken keskiakselille A ja pysyy siinä kuitukanavan kiertyessä spiraalimaisesti eteenpäin putken 1 pituussuun-30 nassa, kuten katkoviivoilla osoitetaan.

Kuvion 3 esittämässä toisiovaipparakenteessa on kuitukanava 2.3 putken 1 säteen suunnassa pitkänomainen siten, että puoliympyrän muotoisia päitä 2.3a ja 2.3b yhdistävät oleellisesti suorat sivuseinät 2.3c ja 2.3d.

35 Ulompi pää 2.3a on lähellä putken kehäreunaa, ja sisempi 7 8 6 ;1 o 1 pää 2.3b ulottuu jonkin verran putken keskiakselin A vastakkaiselle puolelle, jolloin muodostuu putken pituussuunnassa suora keskiökanava K osaksi spiraalimaista kuituka-navaa 2.3. Keskiökanava K näkyy selvemmin jäljempänä ku-5 vion 6 yhteydessä.

Kuvion 4 esittämä kuitukanava 2.4 vastaa muodoltaan oleellisesti kuvion 3 kuitukanavaa 2.3, mutta se sijaitsee keskeisesti putken keskiakselin A suhteen, toisin sanoen kanava 2.4 pyörii putken pituussuunnassa keskiakselin A 10 ympäri. Pyörimissuuntaa on jälleen merkitty nuolella B.

Kuvio 5 esittää vielä toisiovaipparakennetta, jossa putkessa 1 on kuvion 2 mukainen kuitukanava 2.2, jonka sisäreuna sijaitsee koko ajan putken 1 keskiakselilla A. Putken ulkokehällä on lisäksi ohjaus- ja lukitusura 5, 15 joka pyörii putken pituussuunnassa samalla spiraalinousul- la kuin kuitukanava 2.2. Ohjaus- ja lukitusuran 5 merkitystä selvitetään tarkemmin jäljempänä kuvioiden 12-14 yhteydessä. Selvyyden vuoksi on kuitukanavissa 2.2-2.4 olevat optiset kuidut 3 jätetty esittämättä kuvioissa 20 2-5.

Kuvio 6 esittää perspektiivikuvantona kuviota 3 · vastaavaa toisiovaipparakennetta, jossa spiraalilla on kuitenkin päinvastainen kiertosuunta kuvioon 3 verrattuna. Kuten kuviosta on havaittavissa muodostuu toisiovaippaput-25 ken keskelle suora keskiökanava K osaksi kuitukanavaa 2.3. Eteenpäin kiertyvää kuitukanavaa 2.3 ja näin muodostuvan spiraalin verhokäyrää sekä keskiakselia A ja sen ympärille muodostuvan keskiökanavan K rajoja on kuviossa 6 esitetty katkoviivoilla. Spiraalin nousua on merkitty viitemerkillä 30 P.

Kuvion 7 esittämä toisiovaipparakenne vastaa muuten kuviossa 6 esitettyä rakennetta, mutta kuitukanavaspi-raalin kiertosuunta vaihtuu kuvion 7 mukaisessa rakenteessa ajoittain päinvastaiseksi eli vastakätiseksi. Kierto-35 suunnan vaihtokohtaa on kuviossa 7 merkitty viitemerkillä 8 86481 VP. Vaikka kiertosuunnan vaihtuminen on esitetty ainoastaan kuvion 3 mukaiselle suoritusmuodolle, on selvää, että missä tahansa edellä esitetyssä rakenteessa voi kuitukana-vaspiraalin kiertosuunta vaihtua määrätyin välein päinvas-5 täiseksi.

Seuraavaksi selvitetään lähemmin edellä esitettyjen toisiovaipparakenteiden keksinnön mukaista valmistusta. Aluksi viitataan kuvioon 8a, jossa esitetään esimerkki kokonaisesta toisiovaippalinjasta, joka soveltuu kek-10 sinnön mukaisen, spiraalimaisella kuitukanavalla varustetun toisiovaipparakenteen valmistukseen. Erilliset kuidut 3 lähtevät omilta lähtökeloiltaan 10, joita kutakin voidaan erikseen säätää oikean lähtöjännityksen saavuttamiseksi. Jotta kuidut säilyttäisivät valmistusvaiheessa ja 15 myöhemmin käyttöolosuhteissa mahdollisimman hyvin säännöl lisen, spiraalimaisen tilansa, eivätkä pääsisi muodostamaan epäedullisia, pieniä taivutussäteitä, on edullista lisätä niiden jäykkyyttä niputtamalla niitä yhteen. Tämän suorittamiseksi kuidut etenevät ensin sitojan 11 läpi, 20 jossa ne niputetaan toisiinsa esim. tunnistuslangalla.

Niputus voidaan suorittaa myös vulkanoituvalla polymeerillä tai liimalla, esimerkiksi ns. hot melt-liimalla. Nippu 4 voi sisältää esimerkiksi kuusi kuitua, jotka ovat edullisesti erivärisiä, ja nippuja 4 voi olla myös useampi 25 kuin yksi, jolloin kussakin on erikseen tunnistettava sidos. Nippu 4 etenee edelleen rasvasuukappaleen 12 läpi puristinpäähän 13, jonka torpedoa pyöritetään linjanopeuteen synkronoidulla koneistolla 14 tavalla, jota kuvataan jäljempänä kuvion 9 yhteydessä. Puristinpäästä nippu 4 30 sekä täyttörasva etenevät päällystemateriaalin ympäröiminä sulavyöhykkeeseen 15 ja edelleen jäähdytysaltaaseen 16.1, jossa päällystemateriaali kiteytyy spiraalimaisella kuitu-kanavalla varustetuksi toisiovaippaputkeksi 1. Toisiovaip-paputken 1 mittoja ja laatua valvovat linjalla halkaisija-35 mittari 17 sekä patti- ja kuroumahälytin 18. Toisella I; 9 86481 jäähdytysaltaalla 16.2 säädetään putken 1 lämpötilaa ja jälkikiteytymistä. Jäähdytysaltaan 16.2 jälkeen linjalla sijaitsee vetolaite 19, joka toimii samalla kuitujen yli-määräpituuden synnyttäjänä ja päänopeuspisteenä, jonka 5 mukaan linjan muut laitteet tahdistetaan. Vetolaitteeseen kuuluvat hihnavetolaite 19.1 ja pyörä 19.2. Vetolaitetta 19 seuraavat kolmas jäähdytysallas 16.3, jossa toisiovaip-parakenne saatetaan ympäristön lämpötilaan, sekä tensiova-raaja 20 ja vastaanottokela 21.

10 Kuviossa 8b on graafisesti kuvattu toisiovaipan suhteellista venymää e kuitunippuun 4 nähden vyöhykkeittäin kuvion 8a mukaisessa linjassa sekä samalla ylimäärä-pituuden syntyä ja säätötapaa. Toisiovaipan suhteellista venymää on kuvattu yhtenäisellä viivalla AI ja kuitunippua 15 4 katkoviivalla A2, joka on suora, koska kuidut kulkevat tasaisella nopeudella ja olennaisesti jännityksettöminä lähtökelalta 10 vastaanottokelalle 21. Sulavyöhykkeessä 15/1 toisiovaippaa vedetään siten, että sen halkaisija ja poikkipinta-ala saavuttavat halutut mitat. Samalla sen 20 nopeus ja suhteellinen venymä ε kasvavat. Vyöhykkeessä II toisiovaippa 1 alkaa jäähdytyksen vaikutuksesta kiteytyä, sen tiheys kasvaa eli se kutistuu ja samalla sen nopeus pienenee linjan etenemissuunnassa. Vyöhykkeessä III vaipparakenne pidetään ympäristöä korkeammassa lämpötilas-. 25 sa, jolloin sillä on tietty lämpöpitenemä, ja sen kimmo kerroin on alhaisempi kuin normaalilämpötilassa (+20°C). Vyöhykkeessä IV toisiovaippaa venytetään tarkoin hallitulla hihnavetolaitteen 19.1 ja pyörän 19.2 välisellä nopeus-erolla, jota vastaavaa venymää on kuviossa merkitty viite-30 merkillä ε^. Kun toisiovaippa kiertää useita kierroksia pyörän 19.2 ympäri, ja kun kuitunippu 4 pääsee suhteellisen vapaasti liukumaan toisiovaipan sisällä, asettuu nippu 4 lähtötension vaikutuksesta toisiovaipan sisäkehälle ja lukkiutuu siihen. Vyöhykkeessä V toisiovaippa irtoaa pyö-35 rältä 19.2, sen venymä poistuu ja kun se jäähdytysaltaassa ίο 3 6 4 81 16.3 saatetaan ympäristön lämpötilaan (n. +20°C), se lyhenee edelleen, jolloin sen sisällä olevien kuitujen suhteellinen pituusero lisääntyy. Vyöhykkeessä VI vakiojänni-tyksellä tapahtuva puolaus vastaanottokelalle 21 ei enää 5 oleellisesti muuta kuitujen ylimääräpituutta ε . Kuvatussa tilanteessa lopullinen ylimääräpituus eQ on siis syntynyt kahden tekijän yhteisvaikutuksesta; venymän f.g palautumisesta sekä jäähtymisen aiheuttamasta lyhentymisestä eT. Edellä esitetty biasointimenetelmä on sinänsä tunnettu 10 eikä sitä tässä yhteydessä selitetä varsinaiseen keksinnölliseen ajatukseen kuulumattomana tämän enempää. Tarkemmin menetelmää on selostettu suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-831 928.

Kuviossa 8c on graafisesti kuvattu tapausta, jossa 15 kuitukanavan sijainti, mitat ja muoto ja/tai huomattavan jäykkä täyttörasva estävät kuitunipun vapaan liikkumisen pyörälle 19.2 asti. Tässä tapauksessa kuitunipun 4 lukkiutuminen eli tarttuminen toisiovaipan sisäpintaan tapahtuu täyttörasvan ja kanavan muodon avulla vyöhykkeessä II. 20 Tarttumisen tarkkaa kohtaa voidaan säädellä kuitunipun lähtötensiolla ja tarpeen vaatiessa tehostaa vapaasti pyörivällä pyörällä 32, joka on sijoitettu linjalle jäähdy-tysaltaan 16.1 perään kuvion 8d esittämällä tavalla. Vyöhykkeissä III ja IV toisiovaippa jäähdytetään edelleen ja 25 annetaan sen kutistua kuituylimäärän luomiseksi. Toisio-vaippaa vedetään vetolaitteella 19.1, mutta se ohittaa pyörän 19.2 tai kiertää sen ympäri ilman esivenytystä ε . Jäähdytysaltaiden 16.1, 16.2 ja 16.3 lämpötiloja ja kuitujen lähtötensioita säätämällä hallitaan oikean suu-30 ruisen ylimääräpituuden synty. Käytännössä on kuitu- ylimäärän synnyttäminen yksinkertaisempaa kuvion 8b mukaisesti, ja siinä mielessä ovatkin kuvioiden 3 ja 4 mukaiset rakenteet edullisia, koska niissä suora keskiökanava K varmistaa kuitunipun vapaan liikkumisen pyörälle 19.2 as-35 ti.

li 11 86431

Kuviossa 9 on esitetty tarkemmin osa kuvion 8a mukaisesta toisiovaippauslinjasta, jossa sovelletaan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaista valmistusmenetelmää. Kuituniput 4 ohjataan tasaisen lähtöjännityksen alai-5 sinä muovipuristimen työkalupäähän eli puristinpäähän 13, joka sisältää kiinteän matriisin 23 sekä akselinsa ympäri pyörivän torpedonpitimen 24, jonka kärjessä on pitimeen nähden kiinteä torpedo 25, jonka pää 25a on epäkeskeinen torpedon pyörimisakseliin nähden, jolloin torpedopää syn-10 nyttää pyöriessään spiraalimaisen kuitukanavan. Matriisin 23 ja torpedon 25 muodot ja mitat sekä niiden keskinäinen asema määräävät syntyneen ja kiteytyneen toisiovaippaele-mentin 1 mittasuhteet ja muodon. Torpedonpitimeen ja torpedoon on muodostettu keskikanava 26, johon on sovitettu 15 kiinteä, pyörimätön syöttö- ja suojaputki 27, jota pitkin kuituniput 4 ja täyttörasva 28, jota on kuvattu nuolella, johdetaan toisiovaippaelementin 1 sisään.

Linjanopeuteen synkronoitu tarkka annostelupumppu syöttää täyttörasvan 28 rasvasuukappaleeseen 12, jossa se 20 peittää kuituniput 4, ja josta ne yhdessä etenevät syöttöjä suojaputkeen 27. Rasvasuukappale 12 estää samalla ras-.·. : van 28 liiallisen valumisen taaksepäin. Muovipuristimesta ·.· tuleva sula muovimassa 29, jota on kuvattu nuolella, täyt- .! tää puristinpään 13 tyhjät tilat ja etenee kohti matriisin . 25 23 ja torpedon 25 muodostamaa rengasmaista rakoa. Kuten edellä todettiin, määrää tämä rako lopullisen toisiovaippaelementin 1 mittasuhteet ja muodon. Tosin, koska muovi-massa 29 on vielä hetken aikaa sulassa tilassa sulavyöhyk-keessä 15 tullessaan ulos puristinpäästä 13, voidaan sitä 30 venyttää, jolloin sen halkaisija pienenee. Näin ollen puristimen massan virtauksen ja linjan vetonopeuden säätö-suhteella voidaan vaikuttaa toisiovaippaputken mittoihin. ·. ; Sulavyöhykkeestä 15 toisiovaippaputki etenee jäähdytysal- ’·;· taaseen 16.1, jossa se kiteytyy lopullisiin mittoihinsa.

: : 35 Torpedonpitimen 24 takapäähän on kiinnitetty ham- 12 86 4 oi maspyörä 30, jota käytetään hammashihnan 31 välityksellä. Kun torpedonpidintä 24 pyöritetään näiden välityksellä, kiertyy pitimen 24 päässä oleva torpedo 25 matriisiin 23 nähden saaden muotoutuvan toisiovaippaputken sisäreiän 5 kiertymään vaipan keskiakselin ympäri. Tahdistamalla tor-pedonpitimen 24 pyörimisnopeus ja linjan vetonopeus oikeassa suhteessa, saadaan kuitukanavalle halutun pituinen spiraalinousu (P, kuvio 6).

Pyöritettäessä pidintä 24 jatkuvasti samaan suun-10 taan, on tuloksena kuviossa 6 esitetyn kaltainen jatkuva spiraalimaisesti kiertävä kanava. Jos pyörimissuuntaa vaihdetaan ajoittain, on tuloksena kuviossa 7 esitetyn kaltainen vaihtosuuntaisesti kiertävä spiraalimainen kanava.

15 Kuviossa 9a on esitetty torpedopäätä 25a edestäpäin pitkin kuvion 9 viivaa I-I nähtynä. Syöttö- ja suojaputken keskiakseli, jota pitkin kuituniput 4 syötetään, muodostaa samalla torpedon 25 pyörimisakselin C. Torpedopää 25a, joka määrää toisiovaippaputkeen 1 syntyvän sisäreiän muodon, 20 on sovitettu tähän akseliin nähden epäkeskeiseksi, jolloin syntyy spiraalimainen kuitukanava edellä kuvattuun tapaan. Jos torpedossa käytetään esimerkiksi keskeistä, soikeaa tai pitkänomaista päätä, syntyy toisiovaippaputkeen kuvion 4 mukainen, keskipisteensä ympäri pyörivä kuitukana-25 va. Muuttamalla näin torpedopään 25a muotoa ja sijaintia torpedon pyörimisakseliin nähden saadaan kuitukanavalle haluttu muoto.

Seuraavaksi selitetään keksinnön mukaista vaihtoehtoista valmistusmenetelmää kuvioihin 10 ja 11 viitaten. 30 Puristinpää 13 sisältää samat työkalut ja varusteet kuin kuvion 9 tapauksessa, ainoastaan torpedonpitimen 24 pyö-ritysmahdollisuus puuttuu. Kuituniput 4 ohjataan rasvasuu-kappaleen 12, syöttöputken 27 ja torpedon 25 läpi toisiovaippaputken sulavyöhykkeeseen 15 yhdessä täyttörasvan 35 kanssa. Torpedopää 25a on sovitettu epäkeskeisesti matrii- is 864 81 siaukkoon (kuvio 11), toisin sanoen epäkeskeisesti toisio-vaippaputken 1 keskiakseliin F nähden. Kuvion 11 mukaisesti kulkevat kuituniput 4 keskiakselia F pitkin. Toisio-vaippaputki 1 etenee jäähdytysaltaan 16.1 läpi vapaasti 5 pyörivälle pyörälle 32, jota kannattelee tukivarsi 33. Tukivarsi on laakeroitu toisiovaippaputken 1 keskiakselin F kanssa samankeskisestä ja siihen on kiinnitetty hammas-tai hihnapyörä 34 sen pyörittämiseksi keskiakselin F ympäri. Kun toisiovaippaputki 1 etenee linjan vetolaitteen 10 vetämänä ja kiertää pyörän 32 ympäri tarttuen sen kehälle, pyöritetään kannatintä 33 ja sen mukana pyörää 32 hihnan 35 ja hammas- tai hihnapyörän 34 välityksellä, jolloin toisiovaippaputki 1 pyörii keskiakselinsa F ympäri niiden mukana. Koska toisiovaippaputki 1 on kiteytynyt jäähdytys-15 altaassa 16.1, mutta vielä kiteytymätön sulavyöhykkeessä 15, kiertyy se sulavyöhykkeessä siten, että kiinteän epä-keskeisen torpedopään 25a synnyttämä epäkeskeinen reikä kiertyy toisiovaippaputken keskiakselin F ympäri synnyttäen spiraalimaisen kuitukanavan. Tahdistamalla pyörän 32 20 pyörimisnopeus keskiakselin F ympäri linjan etenemisnopeuteen oikeassa suhteessa, saadaan haluttu spiraalinousu. Jos kiertyminen tapahtuu jatkuvasti samaan suuntaan, on pyörää 32 seuraavien linjan veto- ja vastaanottolaittei-den myös pyörittävä samaan suuntaan likimain samalla tah-25 distuksella. Edullisempi menettely on kuitenkin sellainen, jossa toisiovaippaputkea kierretään vaihtosuuntaisesti tietyin intervallein ja järjestetään pyörän 32 ja sitä seuraavien kiinteiden veto- ja vastaanottolaitteiden väli riittävän pitkäksi, jolloin toisiovaippaputken kiertymä 30 tällä välillä pysyy elastisella alueella ja palautuu nollaan kumuloituvasti. Tuloksena on tällöin spiraalimainen kuitukanava, jonka spiraalin kiertosuunta vaihtuu ajoittain vastakätiseksi. Koska kuvioiden 10 ja 11 esittämässä valmistusmenetelmässä käytetään hyväksi vapaasti pyörivää 35 pyörää 32, sopii kuviossa 8c esitetty ylimääräpituuden i4 86 4 81 synnyttämistapa, jossa myös on edullista käyttää vapaasti pyörivää pyörää (vrt. kuvio 8d), erityisesti tämän valmistusmenetelmän yhteyteen.

Kuviot 12 ja 13 esittävät kaaviomaisesti valmistus-5 linjaa, jossa käytetään keksinnön mukaisen menetelmän kolmatta suoritusmuotoa, jonka mukaisesti toisiovaipparaken-ne valmistetaan myöhemmässä kaapelointivaiheessa toisio-vaippaputkesta 1.1, jossa on suora, epäkeskeinen kuituka-nava. Tällainen toisiovaippaputki on valmistettu kuvioi-10 den 9 tai 11 mukaisilla puristinpäillä 13 niihin kuuluvine työkaluineen, kuitenkin ilman torpedon 25 pyöritystä tai toisiovaippaputken 1 kiertoa sulavyöhykkeessä 15. Bia-soinnissa on ensisijaisesti käytetty kuvion 8b mukaista menetelmää. Lähtökelalta 36 lähtevä, suoralla epäkeskisel-15 lä kuitukanavalla varustettu toisiovaippaputki 1.1 etenee vetolaitteen 37 vetämänä kiertovetohihnalaitteen 38 läpi. Kiertovetohihnalaitteessa 38 on ristiin, määrättyyn kulmaan asetetut hihnat 38.1 (kuvio 13), jotka pakottavat toisiovaippaputken 1.1 kiertymään pituusakselin ympäri. 20 Kiertovetohihnalaitteet ovat sinänsä tunnettuja konventionaalisesta kaapelinvalmistuksesta, eikä niitä tässä yhteydessä selitetä tarkemmin. Kiertovetohihnalaitteelta 38 toisiovaippaputki etenee lämmitysvastukselle 39, joka nostaa toisiovaippaputken 1.1 lämpötilan riittävän korkealle, 25 jotta kiertyminen voisi tapahtua plastisesti ja pienemmällä voimalla. Puristinpäässä 40 kiertynyt toisiovaippaputki 1 saa ympärilleen muovivaipan 41 (kuvio 14), joka lukitsee sen kiertymän.

Tietyissä kaapelirakenteissa voidaan lukitsemisen 30 tehostamiseksi käyttää hyväksi kannatinvaijeria 42, joka vedetään omalta lähtökelaltaan 43 puristinpään 40 läpi saman muovivaipan 41 sisään.

Jäähdytysaltaassa 44 tapahtuvan kiteytymisen ja jäähtymisen jälkeen muovivaippa 41, kannatinvaijeri 42 ja 35 kiertynyt toisiovaippaputki muodostavat spiraalimaisella 15 B c m S1 kuitukanavalla 2.5 varustetun kaapelirakenteen 1.2, jonka poikkileikkaus on esitetty kuviossa 14. Kiertymisen helpottamiseksi toisiovaippaputkessa 1.1 voidaan käyttää ohjaus- ja lukitusuraa 5, joka esitettiin aiemmin kuvion 5 5 yhteydessä. Ohjaus- ja lukitusuran 5 synnyttämiseksi toi-siovaippaputken 1.1 valmistusvaiheessa on kuvioiden 9 ja 11 mukaisessa matriisissa 23 oltava vastaava ulkoneva muoto.

Mikäli toisiovaippaputkeen 1 halutaan jatkuva spi-10 raalimainen kuitukanava, käytetään kuvioiden 12 ja 13 mukaisessa linjassa ainoastaan yhtä kiertovetohihnalaitetta 38. Tällöin lähtökelan 36 on pyörittävä synkronisesti toi-siovaippaputken 1.1 mukana. Jos halutaan vaihtosuuntainen kuitukanava, käytetään kahta kiertovetohihnalaitetta, 15 joista toinen (38a) on piirretty kuvioihin 12 ja 13 katkoviivoilla. Tällöin ovat kiertovetohihnalaitteet vuorovälein auki ja kiinni, jolloin ne kiertävät toisiovaippaput-kea 1.1 vaihtosuuntaisesti. Tässä tapauksessa ei lähtöke-laa 36 tarvitse pyörittää, jos järjestetään kelan 36 ja 20 kiertovetohihnalaitteiden 38 välimatka riittävän suureksi verrattuna kiertovetohihnalaitteiden ja puristinpään 40 lukkiutumispisteen välimatkaan. Näin pysyy toisiovaippa-putken 1.1 kiertymä lähtökelan ja kiertovetohihnalaitteiden välillä elastisella alueella ja palautuu kumuloituvas-25 ti nollaan. Kiertovetohihnalaitteet voivat olla synkronisesti käytettyjä päävetolaitteen 37 kanssa tai vapaasti pyöriviä. Vetolaitteiden 38 hihnojen 38.1 ristikulma ja toisiovaippaputken 1.1 halkaisija määräävät kuitukanavan spiraalinousun suuruuden.

30 Kiertovetohihnalaitteiden sijasta voidaan toisio vaippaputken 1 pyörittämiseen käyttää putkessa olevaa ohjaus- ja lukitusuraa 5 siten, että pyörittävässä laitteessa, suukappaleessa tai pyörässä, on uraa 5 vastaava ulkoneva muoto, joka painuu uraan ja saa siitä pyöritystä var-35 ten riittävän lujan otteen.

ie 80431

Toisiovaippaputken 1.1 kiertäminen ja kierron lukitseminen voivat tapahtua muullakin tavalla ja muussa työvaiheessa kuin vaippauksessa. Esimerkiksi armeeraus-linjassa, jossa toisiovaippaputken veto-, puristus- ja 5 iskulujuutta lisätään teräslankakerroksella, tapahtuu lukkiutuminen armeeraussuukappaleessa, jossa teräslangat kiertyvät ja puristuvat kiertyneen toisiovaippaputken 1 ympärille.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten 10 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei se ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka siis keksinnön mukaisia valmistusmenetelmiä on selostettu kuvioissa 15 8a-14 viitaten ainoastaan kuvioiden 2-5 mukaisiin, yh dellä kuitukanavalla varustettuihin rakenteisiin, on selvää, että myös kuvion 1 mukainen, useammalla kuitukanavalla varustettu toisiovaipparakenne voidaan valmistaa samalla tavoin. Tällöin on torpedossa luonnollisestikin oltava 20 useampi pää ulostulevia kuituja varten. Myös kuitukanavan poikkileikkausmuotoa voidaan muunnella monin tavoin.

Claims (21)

17. A r Ο t H u I

1. Toisiovaipparakenne optista kaapelia varten, joka rakenne käsittää toisiovaippaputken (1) ja sen sisällä 5 kuitukanavassa (2.2) olevat optiset kuidut (3), jolloin putki ympäröi kuituja väljästi sallien aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken välillä, ja jolloin putken (1) läpi kulkeva kuitukanava (2.2) kiertyy putken pituussuunnassa spiraalimaisesti eteenpäin ja sijaitsee putken (1) 10 kulloisessakin poikkileikkauksessa putken keskiakseliin (A) nähden epäkeskeisesti, tunnettu siitä, että kuitukanavan sisempi pää pysyy kiertyessään oleellisesti putken keskiakselilla (A).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen toisiovaippara-15 kenne, tunnettu siitä, että kuitukanava (2.2) on poikkileikkaukseltaan ympyrän muotoinen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen toisiovaipparakenne, tunnettu siitä, että kuitukanava (2.2) on poikkileikkaukseltaan putken (1) säteen suunnassa pitkän- 20 omainen.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen toisiovaipparakenne, tunnettu siitä, että kuitukanavan (2.2) kiertymissuunta muuttuu ajoittain.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen toisiovaippara- 25 kenne, tunnettu siitä, että optiset kuidut (3) muo dostavat ainakin yhden kiinteän kuitunipun (4).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen toisiovaipparakenne, tunnettu siitä, että kuidut (3) on liimattu toisiinsa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen toisiovaippara kenne, tunnettu siitä, että kuidut (3) on niputettu toisiinsa vulkanoituvalla polymeerillä.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen toisiovaipparakenne, tunnettu siitä, että kuidut (3) on sidottu 35 toisiinsa tunnistuslangalla. ie 5 c 4 81

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen toisiovaipparakenne, tunnettu siitä, että toisio-vaippaputken ulkokehällä on ainakin yksi ohjaus- ja luki-tusura (5).

10. Menetelmä optisen kaapelin toisiovaipparaken- teen valmistamiseksi, joka rakenne käsittää toisiovaippa-putken (1) ja sen sisällä spiraalimaisessa kuitukanavassa (2.2) olevat optiset kuidut (3), jolloin menetelmässä: - johdetaan optiset kuidut (3) muovipuristimen pu-10 ristinpäähän (13) torpedolle (25) ja edelleen ulos ainakin yhdestä torpedopäästä (25a), - suulakepuristetaan puristinpäässä (13) optisten kuitujen (3) ympärille väljä toisiovaippaputki (1), joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken 15 välillä, ja - aikaansaadaan kuiduille (3) haluttu ylimääräinen pituus vaippaputkeen (1) nähden, tunnettu siitä, että - torpedoa (25) pyöritetään kuitujen kulkusuunnan 20 määräämän akselin (C) ympäri, ja - torpedossa (25) käytetään ainakin yhtä torpedon pyörimisakseliin (C) nähden epäsymmetrisesti sijaitsevaa päätä (25a).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että torpedon (25) pyörimissuuntaa vaihdetaan ajoittain.

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että torpedoa (25) pyöritetään sitä kannattavan pitimen (24) välityksellä.

13. Menetelmä optisen kaapelin toisiovaipparaken- teen valmistamiseksi, joka rakenne käsittää toisiovaippa-putken (1) ja sen sisällä spiraalimaisessa kuitukanavassa (2.2) olevat optiset kuidut (3), jolloin menetelmässä: - johdetaan optiset kuidut muovipuristimen puris-35 tinpäähän (13) torpedolle (25) ja edelleen ulos ainakin i9 86 4 81 yhdestä torpedopäästä (25a) - suulakepuristetaan puristinpäässä optisten kuitujen (3) ympärille väljä toisiovaippaputki (1), joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken 5 välillä, ja - aikaansaadaan kuiduille (3) haluttu ylimääräinen pituus vaippaputkeen (1) nähden, tunnettu siitä, että - toisiovaippaputkea (1) pyöritetään keskiakselin-10 sa (F) ympäri sulavyöhykkeessä (15), ja että - torpedossa (25) käytetään ainakin yhtä toisio-vaippaputken keskiakseliin (F) nähden epäsymmetrisesti sijaitsevaa päätä (25a).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että toisiovaippaputken (1) pyörimissuuntaa vaihdetaan ajoittain.

15. Menetelmä optisen kaapelin toisiovaipparaken-teen valmistamiseksi, joka rakenne käsittää toisiovaippaputken (1) ja sen sisällä spiraalimaisessa kuitukanavassa 20 (2.2) olevat optiset kuidut (3), jolloin menetelmässä: - johdetaan optiset kuidut (3) muovipuristimen pu-ristinpäähän (13) torpedolle (25) ja edelleen ulos ainakin yhdestä torpedopäästä (25a), - suulakepuristetaan puristinpäässä (13) optisten 25 kuitujen (3) ympärille väljä toisiovaippaputki (1), joka sallii keskinäisen aksiaalisen liikkeen kuitujen ja putken välillä, ja - aikaansaadaan kuiduille (3) haluttu ylimääräinen pituus vaippaputkeen (1) nähden, 30 tunnettu siitä, että - torpedossa (25) käytetään ainakin yhtä toisiovaippaputken (1) keskiakseliin nähden epäsymmetrisesti sijaitsevaa päätä (25a), ja että - kuidut (3) sisältävää valmista toisiovaippaput-35 kea (1.1) kierretään pituusakselinsa ympäri myöhemmässä 20 8 6 4 £ 1 kaapelointivaiheessa, minkä jälkeen toisiovaippaputken (1.1) kiertymä lukitaan päällystämällä se halutulla suojarakenteelle (41).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että toisiovaippaputken (1.1) pyörimissuuntaa vaihdetaan ajoittain.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suojarakenteena käytetään toista muovivaippaa (41).

18. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että suojarakenteena käytetään teräslankakerrosta.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 15-18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisiovaippaputkea 15 (1.1) esilämmitetään (39) ennen kiertämistä. li

21 Q .< / C 'I z-x υ C *-! υ I