ITMI961899A1 - Cavo ottico per trasmissione dati in reti locali - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione dal titolo : “Cavo ottico per trasmissione dati in reti locali",

La presente invenzione si riferisce ad un cavo ottico per telecomunicazione, in particolare per trasmissione dati in reti locali, ad esempio per uso in uffici, edifici civili, ospedali e simili.

Sono noti cavi ottici per telecomunicazione in cui un nucleo ottico comprende almeno una fibra ottica circondata da più rivestimenti protettivi formanti un unico assieme, a sua volta circondato da adatti mezzi di rinforzo e di rivestimento.

In particolare, il brevetto US4893893 descrive un cavo ottico per telecomunicazioni comprendente una fibra ottica ricoperta da un rivestimento protettivo. Almeno una lunghezza di materiale fibroso è disposta lungo la fibra e costituisce un elemento di trazione. Uno strato esterno in materiale plastico circonda il materiale fibroso e la fibra ottica ed è in uno stato di impegno di compressione con il materiale fibroso. Preferìbilmente tre fasci di materiale fibroso sono disposti equispaziati intorno alla fibra, con disposizione sostanzialmente longitudinale. La domanda di brevetto FR 2321133 mostra una linea di trasmissione rurale a fibre ottiche, costituita da un cavo a fibre ottiche alloggiato in una tubazione flessibile. In un esempio, un gruppo di sette fibre di vetro da 100 mm di diametro, ciascuna con un rivestimento plastico da 0,8 mm di diametro esterno, è circondato da un solo strato costituito da una pellicola di materiale plastico di 300 pm di spessore, circondato a sua volta da una guaina di polietilene di 0,5 mm di spessore; il cavo cosi costituito scorre liberamente in un tubo flessibile, dotato di elementi di rinforzo.

Il brevetto EP 0 468 878 si riferisce ad un cavo di telecomunicazione a fibre ottiche, in particolare destinato a reti locali; il cavo comprende una serie di fibre ottiche disposte entro un rivestimento e suddivise in moduli, ciascuno racchiuso da una guaina di sottile spessore. Le guaine sono in contatto con le fibre ottiche per serrarle senza disaccoppiamento e il rivestimento è in contatto con le guaine dei moduli per formare un insieme compatto.

Nella posa dei cavi, ad esempio nel caso di installazione di cavi ottici in una tubazione, è necessario procedere alla applicazione alla testa del cavo di un organo di tirata, da collegare agli elementi di rinforzo. Tale operazione è particolarmente delicata, in quanto il carico di trazione deve essere adeguatamente applicato agli elementi di rinforzo per evitare che si possano originare sollecitazioni gravose su alcune fibre ottiche, con rischio di una loro rottura, o elevate attenuazioni in esercizio.

La Richiedente ha mirato alla realizzazione di un cavo ottico in cui le attenuazione delle fibre ottiche in esercizio assumessero valori bassi, le sollecitazioni sulle fibre ottiche originate in esercizio dal ritiro termico della guaina fossero trascurabili, evitando che le sollecitazioni dovute alle trazioni esercitate sulla estremità del cavo durante le operazioni di posa del cavo stesso in una tubazione o simili potessero pregiudicare l’integrità di una o più fibre.

In particolare, la Richiedente ha osservato che, operando secondo l’insegnamento del brevetto EP 0 468 878, che prevede una estrusione diretta di una guaina termoplastica su una pluralità di moduli ottici, durante il raffreddamento si manifestavano contrazioni della guaina che potevano venire trasmesse alle fibre ottiche di ciascun modulo, comportando, in talune condizioni, forti attenuazioni ottiche durante l’esercizio del cavo.

La Richiedente ha quindi individuato che una pluralità di filati paralleli al cavo resistenti a trazione interposti tra guaina esterna del cavo e moduli ottici, comprendenti più fibre vincolate tra loro da un rivestimento comune in materiale plastico, costituivano mezzi di disaccoppiamento fra guaina e moduli di fibre, tali che, in fase di fabbricazione del cavo, dopo estrusione della guaina e nella fase di raffreddamento, la guaina non potesse trasmettere le contrazioni del materiale plastico alle fibre stesse determinando quindi i citati problemi di attenuazione riscontrabili con la tecnica nota, il tutto mantenendo particolarmente ridotte le dimensioni esterne del cavo.

Si sono inoltre riscontrate, in particolare a seguito dei ritiri termici del cavo in esercizio, irregolari inflessioni del cavo, tali da determinare uno stato di sollecitazione meccanica delle fibre e conseguente decadimento delle caratteristiche trasmissive del cavo stesso. Tale fenomeno è stato attribuito alla presenza di una disuniforme adesione in senso longitudinale fra filati e guaina estrusa.

Si è quindi trovato che tale decadimento poteva essere eliminato mediante un particolare trattamento meccanico impartito al cavo durante la fabbricazione, comprendente ripetute flessioni del cavo stesso, tali da rompere i punti di irregolare adesione, rendendo così uniformemente aderenti filati e guaina, potendo così ripartire uniformemente le sollecitazioni all'interno del cavo, in assenza quindi di possibili dannosi serpeggiamenti del cavo o irregolari flessioni in presenza di ritiri termici.

Si è inoltre trovato che la disposizione di un unico elemento di rinforzo fra guaina esterna e moduli ottici, sotto forma di filati sostanzialmente paralleli al cavo, poteva rendere possibile nella fase di installazione in tubazione l'effettuazione di un unico e semplice collegamento fra una apposita catena di tirata e il citato unico elemento di rinforzo con conseguente uniforme ripartizione di trazione sulle fibre.

In un primo aspetto, l’invenzione riguarda un cavo ottico comprendente almeno un modulo ottico, comprendente almeno due fibre ottiche circondate da una camicia di materiale polimerico, una guaina esterna estrusa circondante detti moduli e un elemento di trazione, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trazione comprende una pluralità di filati resistenti a trazione, che occupano tutto lo spazio fra i moduli ottici e la guaina esterna, in cui detti filati sono aderenti uniformemente alla guaina esterna, detti moduli ottici essendo meccanicamente disaccoppiati da detta guaina esterna, l'attenuazione delle fibre ottiche di detti di moduli ottici nel cavo essendo minore di 3 volte il valore nominale della fibra ottica dopo almeno un ciclo termico di 24 ore tra -20 e 70°C.

Preferibilmente il cavo ottico secondo l'invenzione ha diametro esterno compreso tra 2 e 7 mm. Preferibilmente detti filati hanno un modulo elastico a trazione di almeno 4000 kg/mm2 .

In particolare, detti filati sono in fibra aramidica (poliammide aromatica).

Preferibilmente, detta guaina esterna è in cloruro di polivinile.

Preferibilmente, il materiale polimerico della camicia di detti moduli ottici è una resina acrilica reticolata, o, in alternativa, una mescola polimerica ritardante la combustione o una resina termoplastica.

Secondo un aspetto dell'invenzione, detta aderenza uniforme di detti filati alla guaina esterna è tale che uno spezzone di cavo di 500 mm di lunghezza ha una forza di sfilamento unitaria a regime della guaina esterna rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati ed i moduli ottici, compresa fra 20 e 60 g/mm, quando la forza di sfilamento è applicata con una velocità di 15 mm/min.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, detta aderenza uniforme di detti filati alla guaina esterna è tale che uno spezzone di cavo di 500 mm di lunghezza, ha una forza di sfilamento unitaria a regime della guaina esterna rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati ed i moduli ottici, non superiore a 4 volte la forza di sfilamento unitaria a regime di un modulo ottico rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati e la guaina esterna.

Secondo un altro aspetto, uno spezzone di 500 mm di lunghezza di cavo secondo l’invenzione, ha una forza di sfilamento a regime di un modulo ottico rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati e la guaina esterna, compreso fra 50 e 150 g per modulo ottico, quando la forza di sfilamento è applicata con una velocità di 15 mm/min.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, una matassa del cavo avvolto su se stesso in una configurazione con almeno due spire regolarmente a contatto fra loro, con diametro esterno di circa 160 mm, non presenta sostanziali poligonalizzazioni quando detta matassa è soggetta ad almeno un ciclo termico di 4 ore tra 70 e -30°C.

In un altro aspetto la presente invenzione riguarda un procedimento per la fabbricazione di un cavo ottico per telecomunicazione, comprendente almeno un modulo ottico con almeno due fibre ottiche circondate da una camicia di materiale plastico e una guaina di materiale plastico attorno ai moduli, che comprende le fasi di:

- fare avanzare continuamente detto modulo ottico fra una stazione di partenza e una stazione di raccolta;

- estrudere una guaina di materiale termoplastico attorno al modulo ottico;

- raffreddare detta guaina,

caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:

- applicare uno strato di filati flessibili e resistenti a trazione fra modulo e guaina;

- estrudere detta guaina di materiale termoplastico sopra detti filati;

- raffreddare detta guaina estrusa;

- rendere uniformemente aderenti fra loro filati e guaina mediante rimozione di punti di adesione fra guaina e filati dopo il raffreddamento di detta guaina estrusa.

In particolare, il procedimento è caratterizzato dal fatto che detta fase di rendere uniformemente aderenti fra loro filati e guaina comprende flettere detto cavo di almeno 90°. Preferibilmente, detta fase di flettere comprende eseguire almeno una flessione in almeno due piani distinti incidenti fra loro; più preferibilmente, dette flessioni sono attuate in due piani ortogonali fra loro.

In una forma preferita di realizzazione dell'invenzione, in ciascun piano sono eseguite almeno due flessioni di sostanzialmente 180° ciascuna, in sensi contrapposti.

Secondo un ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un cavo ottenuto mediante il procedimento descritto.

Ulteriori dettagli risultano dalla descrizione che segue, con riferimento alle figure allegate, a venti esclusivamente scopo illustrativo e non limitativo, delle quali:

- la figura 1 mostra in sezione trasversale un cavo di telecomunicazione secondo l'invenzione, in un primo esempio di realizzazione;

- la figura 2 mostra in sezione trasversale un cavo di telecomunicazione secondo l'invenzione, in un secondo esempio di realizzazione;

- la figura 3 mostra in sezione trasversale un cavo di telecomunicazione secondo l'invenzione, in un terzo esempio di realizzazione;

- la figura 4 mostra una vista laterale di un impianto per la fabbricazione del cavo delle figure 1-3;

- la figura 5 mostra una vista in pianta dell'impianto di figura 4;

- la figura 6 mostra in vista laterale un dispositivo di equalizzazione deirimpianto di figura 4;

- la figura 7 mostra una vista in pianta del dispositivo di equalizzazione di figura 6;

- la figura 8 rappresenta schematicamente il metodo di prova per accertare il carico di sfilamento fra modulo e la rimanente porzione del cavo;

- la figura 9 rappresenta schematicamente il metodo di prova per accertare il carico di sfilamento fra la guaina e la rimanente porzione del cavo;

- la figura 10 mostra schematicamente una matassa di cavo fabbricata con il dispositivo di figura 5, dopo esposizione ai cicli termici;

— la figura 11 mostra schematicamente una matassa di cavo fabbricata senza il dispositivo di figura 5, dopo esposizione ai cicli termici.

Nelle figure da 1 a 3 sono illustrati tre esempi di cavi ottici per telecomunicazione secondo l’invenzione, in particolare destinati al collegamento di reti locali, come all'interno di uffici, edifìci civili, ospedali e simili.

Come mostra la figura 1 , un cavo secondo l'invenzione comprende un modulo 1 , formato da due fibre ottiche 2, circondate da una camicia di rivestimento 3, di materiale plastico; il modulo è a sua volta contenuto all'interno di una guaina plastica 4.

Fra il modulo 1 e la guaina 4 è interposto uno strato formato da una pluralità di filati longitudinali 5, flessibili e resistenti a trazione, che riempie tutti gli spazi vuoti tra modulo e guaina.

Il cavo di figura 2 si distingue da quello precedente per il fatto di comprendere, entro la guaina 4, un singolo modulo 1', al cui interno sono disposte quattro fibre ottiche, mentre il cavo di figura 3 si distingue dai precedenti per il fatto di comprendere quattro moduli V, ciascuno con quattro fibre, inseriti in una singola guaina 4 e circondati dallo strato di filati resistenti a trazione 5.

Per semplicità di descrizione gli elementi uguali delle tre figure 1-3 sono stati indicati con la stessa numerazione.

Si mette inoltre in evidenza che il cavo potrebbe comprendere un numero di qualsiasi di moduli e le fibre all'interno dei moduli potrebbero essere tre o un numero maggiore.

Preferibilmente, il cavo comprende un numero di moduli, ed un numero di fibre in ciascun modulo, tali da comportare, nel complesso, una potenzialità da 2 a 20 fibre.

In un esempio di realizzazione ciascuna fibra ottica è formata da una parte in vetro, con nucleo di 65 μπι e mantello esterno (o “cladding”) di 125 pm, circondata da due strati di acrilati, denominati complessivamente rivestimento primario; in alternativa, ciascuna fibra è formata da un nucleo di 65 pm e mantello esterno con diametro di 100 pm, circondata da tre strati di acrilati di rivestimento primario, risultando vantaggiosamente più flessibile della precedente. In entrambi gli esempi descritti il diametro complessivo delle fibre ottiche comprensive di rivestimento primario, è di circa 245-250 pm.

In particolari forme di realizzazione si potrebbero avere in uno stesso cavo moduli con fibre del primo tipo e moduli con fibre del secondo tipo, o ancora cavi in cui un modulo comprende contemporaneamente fibre del primo e del secondo tipo (ovvero di altri tipi noti), in relazione alle specifiche esigenze di impiego.

La camicia dei moduli 1 è di materiale termoplastico preferibilmente estruso sulle fibre, ad esempio un cloruro di polivinile, o un polimero fluorurato e in genere un materiale termoplastico adatto a resistere al fuoco con limitato sviluppo di fumi, ovvero ancora un acrilato reticolato, ad esempio mediante radiazione ultravioletta.

Lo spessore della camicia è dell'ordine dei decimi di millimetro (0,1 -0,3 mm), allo scopo di facilitarne l'asportazione per accedere alle fibre ed effettuare i collegamenti con altre parti di impianto, ad esempio con i terminali di un computer.

La guaina 4 è preferibilmente in materiale termoplastico e può essere realizzata, ad esempio, con cloruro di polivinile, polimeri fluorurati, mescole polimeriche in materiale termoplastico adatto a resistere al fuoco con limitato sviluppo di fumi (note nel settore con la sigla LSOH), con adatte caratteristiche di resistenza all'incendio e di spelabilità per effettuare collegamenti con altre parti di impianto.

I filati resistenti a trazione dello strato 5 hanno preferibilmente un modulo a trazione pari ad almeno 4000 kg/mmz, onde impartire al cavo caratteristiche di resistenza a trazione e di limitata deformabilità adatte all’impiego previsto.

I filati possono essere di tipo tessile, o in altri materiali con caratteristiche paragonabili ai filati tessili per flessibilità e resistenza a trazione, ad esempio in fibra di vetro, di carbonio, di boro e simili.

Per filati tessili si intende un insieme pre-assemblato di bavette elementari, nella realizzazione preferenziale in fibra aramidica (poliammide aromatica).

Ogni filato tessile è individuato da un titolo espresso in dTex corrispondente al peso in grammi relativo ad una lunghezza di 10 Km di filato e da una corrispondente rigidezza a trazione, misurata in Newton.

li numero di filati, il titolo e la rigidezza dipende dalle caratteristiche richieste al cavo. A titolo di esempio, per le applicazioni in precedenza descritte, nelle realizzazioni della presente invenzione si ha, tipicamente, un numero di filati compreso fra 6 e 12, un titolo in dTex fra 1580 e 2400 e una rigidezza complessiva fra 72750 e 181000 Newton.

La guaina termoplastica 4 è applicata per estrusione sulla superficie dello strato dei filati resistenti a trazione 5.

Negli esempi realizzativi di figura 1 e 2 il diametro finale "D" del cavo misurato sulla guaina 4 è inferiore a 4 mm e in quella di figura 3 è inferiore a 7 mm.

In un particolare esempio di realizzazione il cavo di figura 2 ha un modulo con una dimensione trasversale massima sulla camicia 3 pari a 0,95 mm e un diametro misurato sulla guaina 4 pari a 2,5 mm.

In un ulteriore esempio di realizzazione, il cavo di figura 3 ha moduli con dimensione trasversale massima come già citato per la figura 2 e un diametro sulla guaina 4 di 5 mm.

In linea più generale, le realizzazioni secondo l'invenzione comprendono cavi con più moduli, aventi potenzialità fra 2 e 72 fibre, con spessori della guaina compresi fra 0,4 e 1,5 mm e diametri esterni di guaina fra 2 e7 mm.

Il procedimento per la fabbricazione di un cavo ottico con un nucleo come illustrato nelle figure 1-3 comprende le fasi di fare avanzare continuamente fra una stazione di partenza e una stazione di raccolta del nucleo la pluralità dei moduli 1, di estrudere la guaina di materiale termoplastico 4 attorno ai moduli 1, di raffreddare la guaina e di raccogliere il nucleo sotto forma di matassa o in bobina.

Il procedimento secondo l'invenzione comprende le seguenti fasi fondamentali:

a) disaccoppiare moduli 1 e guaina 4 interponendo fra loro una pluralità di filati 5 flessibili e resistenti a trazione soggetti a tiro fra la stazione di partenza e quella finale di raccolta;

b) rendere uniformemente aderenti fra loro filati 5 e guaina 4 all'uscita dalla fase di raffreddamento della guaina.

La fase a) evita favorevolmente che le contrazioni della guaina estrusa nella relativa fase di raffreddamento si trasmettano alle fibre ottiche dei moduli con il risultato negativo di attenuare fortemente le loro caratteristiche trasmissive a cavo finito ed in esercizio.

II disaccoppiamento fra guaina e moduli è realizzato grazie al fatto che i filati sono fatti avanzare con un tiro predeterminato fra le due stazioni di lavoro e i moduli sono fatti avanzare fra le stesse stazioni con un tiro controllato da un'apposita frenatura sulle rispettive bobine di svolgimento.

Si verifica pertanto che filati e moduli avanzano nella stessa direzione indipendentemente gli uni dagli altri soggetti ad una velocità costante imposta da una apposita motorizzazione a fine linea.

La guaina 4, estrusa sotto forma di massa plastica, si appoggia su un insieme fitto di filati al cui interno scorrono con moto relativo i vari moduli 1.

La gabbia costituita dai filati isola i moduli dalle azioni di contrazione longitudinale della guaina in fase di raffreddamento lasciando trasmettere eventualmente una ben modesta azione di contrazione radiale della guaina sui moduli con un effetto trascurabile sulla bontà delle caratteristiche trasmissive delle fibre.

La fase b) determina l’aderenza uniforme fra filati 5 e guaina 4, tramite flessioni ripetute del nucleo dopo la fase di raffreddamento della guaina.

Si ritiene che l’azione meccanica di ripetute flessioni del nucleo distrugga i possibili legami fra guaina e filati determinati da punti di adesione o incremento di adesione, distribuiti in modo disuniforme sia in senso longitudinale, sia in senso circonferenziale, tra filati e guaina.

Vantaggiosamente l’eliminazione dei punti di adesione, o incremento di adesione, evita che nelle condizioni di esercizio del cavo le contrazioni della guaina, sia dovute al naturale ritiro strutturale del materiale dopo estrusione (ritiro termico), sia dovute a variazioni di temperatura dell'ambiente, provochino incurvamenti dei filamenti disposti fra i punti di adesione con conseguente pressione sui moduli alterando negativamente le caratteristiche trasmissive delle fibre.

Ai fini della presente invenzione, aderenza uniforme significa assenza di zone in cui si manifesti una adesione maggiore tra filati e guaina rispetto alle zone adiacenti, di entità tale da impedire che contrazioni della guaina, ad esempio di natura termica, si ripartiscano sull'intera struttura del cavo, sia in senso circonferenziale, sia in senso longitudinale.

A tal fine risulta conveniente sia una sostanziale assenza di adesione tra guaina e filati, sia una adesione uniforme, di valore controllato.

Nelle figure 4, 5 è illustrata una forma di realizzazione dell'impianto per la fabbricazione del cavo con un nucleo ottico come illustrato nelle figure da 1 a 3.

L’impianto comprende una prima parte, estesa dalla stazione di partenza fino alla zona di estrusione della guaina, una parte intermedia destinata alla fase di raffreddamento della guaina termoplastica, una ulteriore parte operativa per rendere uniforme l’aderenza fra la guaina e i filati e una parte finale comprendente i mezzi di tiro e di raccolta del cavo.

Più dettagliatamente, la prima parte dell'impianto comprende un gruppo 6 costituito da più svolgitori 6a, 6b dei moduli ottici 1 (due nell’esempio illustrato) e un gruppo 7 di svolgitori dei filati 5, entrambi seguiti da mezzi di rinvio e posizionamento 8 dei moduli e dei filati all’ingresso di un estrusore 9, provvisto di una testa 10 al cui interno è alimentato il materiale termoplastico della guaina.

Ciascun modulo ottico 1 è soggetto ad una tensione controllata, determinata da uno svolgitore motorizzato, così come ciascun filato 5.

I mezzi di rinvio e posizionamento 8 distribuiscono i moduli 1 in posizione centrale, in prossimità dell'asse della testa di estrusione ed i filati 5 secondo una corona circolare ordinata all’interno della testa di estrusione.

Sulla circonferenza determinata dal diametro di corona dei filati si ha l’estrusione di materiale termoplastico della guaina.

Immediatamente a valle della zona di estrusione è disposta la parte intermedia dell'impianto, costituita da una vasca di raffreddamento in acqua 11, seguita da un dispositivo equalizzatore 12, comprendente mezzi per determinare l'aderenza uniforme fra filati e guaina.

Preferibilmente, la vasca di raffreddamento 11 comprende due sezioni, rispettivamente con acqua calda e con acqua a temperatura ambiente.

La parte finale deirimpianto comprende un sistema 13 di tirata della linea, seguito da una bobina di raccolta 14 a tiro controllato.

Nella vasca di raffreddamento avviene il consolidamento del materiale termoplastico della guaina, ottenendo in tal modo che il cavo pervenga alla bobina di raccolta sostanzialmente a temperatura ambiente.

Nella stessa zona di raffreddamento, i filati tessili, soggetti a trazione indipendentemente dai moduli ottici, svolgono la citata azione disaccoppiente tra guaina e moduli ottici, evitando la trasmissione a questi ultimi di sforzi dovuti alla contrazione longitudinale della guaina in fase di raffreddamento.

Sempre nella stessa zona, una modesta contrazione radiale della guaina vantaggiosamente riduce gli spazi liberi fra i filati, determinando condizioni di compattamento uniforme, utili a incrementare la resistenza del cavo.

II dispositivo equalizzatore 12, come detto, determina uno stato di aderenza uniforme tra la guaina ed i filati, distruggendo possibili adesioni o incrementi di adesione localizzati lungo il cavo, ad esempio dovuti al contatto tra i filati ed il polimero fuso immediatamente a valle della testa di estrusione.

Il dispositivo equalizzatore 12, in una forma preferita di realizzazione, come illustrato nelle figure 6 e 7, comprende una pluralità di pulegge di rinvio poste in successione fra loro, con pulegge contigue a diversa altezza, in modo che il cavo con percorso ondulato passi su esse abbracciando parzialmente la superficie esterna delle pulegge alternativamente prima con la superfìcie esterna e poi con la superfìcie interna.

In particolare, il dispositivo 12 comprende almeno una prima pluralità di pulegge disposte in un piano, seguita da una seconda pluralità di pulegge disposte in un piano angolato rispetto al primo.

Preferibilmente, come illustrato nelle figure 6, 7, il dispositivo 12 comprende due serie di pulegge 15, 16, rispettivamente disposte su due piani ortogonali tra loro, in modo da ottenere corrispondenti flessioni in due piani ortogonali del cavo.

Le pulegge della prima serie sono preferibilmente in numero uguale a quelle della seconda serie; preferibilmente, inoltre, i diametri delle pulegge sono uguali fra loro, sia in ciascuna serie, sia fra le due serie.

A titolo di esempio, il numero delle pulegge di una serie è compreso fra 3 e 9, ed il diametro ‘d’ delle pulegge 15, 16 ha valore compreso fra circa 20 e 40 volte il diametro del cavo, determinando una lunghezza ‘L’ di ciascuna serie compresa fra 150 e 3000 mm.

In un esempio di realizzazione, relativo ai cavi delle figure 1, 2, con diametro Ό’ di circa 2,5 mm, ciascuna delle due serie comprende 7 pulegge, disposte in un tratto di lunghezza 'L’ di circa 550 mm, con diametro ’d’ di ciascuna puleggia di circa 90 mm.

Preferìbilmente, la distanza fra i due piani in cui sono disposti i centri di due pulegge contigue è compreso fra 1 e 2 volte il diametro D di ciascuna puleggia.

Su cavi del tipo indicato sono state eseguite alcune prove, con le modalità qui di seguito esposte.

Sono stati realizzati due cavi come illustrato in figura 2, comprendenti ciascuno un singolo modulo ottico con quattro fibre ottiche, circondato da uno strato di filati tessili 5 in fibra aramidica, ed una guaina esterna in cloruro di polivinile, avente un diametro interno di 1,5 mm e un diametro esterno di 2,5 mm.

Le fibre ottiche impiegate nei moduli ottici erano fibre monomodali, poste in commercio con la denominazione SMR da Fibre Ottiche Sud F.O.S. S.p.A., aventi attenuazione nominale di 0,2 dB/km.

II modulo ottico aveva sezione sostanzialmente ellittica, con dimensione maggiore di circa 0,95 mm e circonferenza di circa 3 mm.

Un primo cavo è stato prodotto senza l'ausilio del dispositivo equalizzatore 12 ed un secondo cavo, di uguale struttura, è stato prodotto con il dispositivo equalizzatore 12.

Da detti cavi sono stati ricavati spezzoni di cavo di 500 mm di lunghezza, che sono stati sottoposti ad una prova per accertare la forza di sfilamento F del modulo 1 rispetto alla rimanente porzione di cavo, costituita dai filati 5 e dalla guaina 4.

In una prima prova, schematizzata in figura 8, è stata misurata la forza F1 di sfilamento del modulo 3 dalla restante parte del cavo (cioè i filati e la guaina).

In una seconda prova, schematizzata in figura 9, sugli stessi tipi di cavo si è misurata la forza F2 di sfilamento della guaina rispetto alla rimanente porzione del cavo, costituita dal modulo 1 e dai filati 5.

Le condizioni di prova consistevano nell'applicazione del carico ad una velocità di 15 mm/minuto e nella misura della forza di sfìlamento rispettivamente del modulo e della guaina prima allo spunto e poi nella condizione di regime e cioè dopo avere vinto l’attrito di primo distacco. Le forze di sfilamento sono state misurate in grammi.

I risultati delie prove sono indicati nella seguente Tabella 1 , avendo indicato a lato della stessa con 1 e 2 rispettivamente le prove con cavo prodotto senza e con dispositivo equalizzatore.

Dai risultati della prima prova, riportati alla sinistra della tabella, si può osservare che il carico di sfilamento del modulo relativamente alla rimanente parte di struttura del cavo è praticamente invariato sia per un cavo costruito con il dispositivo equalizzatore che privo di tale dispositivo. In generale, si ritiene che detto carico di sfilamento dei moduli ottici possa oscillare tra 50 e 150 g per ciascun modulo ottico e che la presenza del dispositivo equalizzatore porti a variazioni inferiori a ±20% di detto valore.

Questo risultato può essere attribuito al fatto che i moduli ottici durante la costruzione del cavo si mantengono comunque disaccoppiati dalla guaina.

II valore di forza di sfilamento del modulo misurato nella prova, di bassa entità ma comunque sempre esistente, può essere spiegato per il fatto che la pur modesta contrazione radiale della guaina in fase di raffreddamento determina un certo compattamento dalla guaina contro i moduli e tale compattamento si traduce in un attrito sufficiente a generare la modesta resistenza allo sfilamento indicata dai dati di tabella.

I risultati della seconda prova, riportati alla destra di tabella, mostrano l'effetto del dispositivo equalizzatore ai fini della generazione di una aderenza uniforme fra guaina e filati per ottenere le desiderate caratteristiche trasmissive delle fibre del cavo.

Infatti, è stata rilevata una forza di sfilamento della guaina relativamente ai sottostanti filamenti di valori sensibilmente più elevati quando il cavo è costruito senza dispositivo equalizzatore rispetto al cavo costruito con l'impiego del dispositivo equalizzatore.

In particolare, si può notare dai dati di tabella che è stata misurata una forza di sfilamento senza l’impiego del dispositivo equalizzatore circa cinque volte più grande di quella misurata per un cavo prodotto con dispositivo equalizzatore.

In generale, si ritiene che per cavi secondo la presente invenzione la forza di sfilamento della guaina relativamente ai sottostanti filamenti si riduca da 4 a 10 volte nel caso di utilizzo in linea del dispositivo equalizzatore, e che il valore unitario di detta forza (riferita allo sviluppo circonferenziale della superficie di contatto tra guaina e filati) oscilli tra 20 e 60 g/mm.

Il risultato può essere spiegato considerando che l'azione del dispositivo equalizzatore, grazie alle ripetute flessioni del cavo, elimina o riduce le zone di più elevata adesione fra guaina e filati, distribuite disuniformemente lungo il cavo, che determinano punti di incremento locale del carico di sfilamento della guaina rispetto alla rimanente struttura del cavo.

L’eliminazione di tali zone di adesione anomala, dovute ad esempio a particolari condizioni di contatto in fase di estrusione del materiale della guaina allo stato fuso con i filati, determina una aderenza uniforme fra guaina e filati, sostanzialmente dovuta al solo attrito, in modo tale che, pur in presenza della contrazione del materiale della guaina in fase di estrusione, o di contrazioni termiche nell'esercizio del cavo, le sollecitazioni siano uniformemente distribuite verso l'interno del cavo evitando i rischi di anomali incurvamenti localizzati del cavo, con pressioni elevate verso le fibre di ciascun modulo.

Due spezzoni di 6 metri di lunghezza dei cavi di prova in precedenza descrìtti, rispettivamente realizzati senza e con l'impiego del dispositivo equalizzatore, sono stati raccolti in matasse, con un diametro esterno mediamente pari a 160 mm.

I cavi, mantenuti nella configurazione indicata, sono stati sottoposti a tre cicli termici successivi, per una durata di 4 ore per ciclo.

In ciascun ciclo la temperatura è stata fatta variare da 70 °C a - 30 °C; in particolare, ciascun ciclo comprendeva 2 ore di permanenza a 70°C e 2 ore di permanenza a -30°C. Per brevità, tale ciclo termico verrà indicato nel seguito come ciclo termico di 4 ore tra 70°C e -30°C.

Lo scopo della prova era quello di verificare gli effetti del ritiro strutturale della guaina in relazione alle differenti condizioni di aderenza fra guaina e filati.

Le configurazioni finali assunte dalle matasse dei due cavi sono rappresentate nelle figure 10 e 11, rispettivamente per il cavo costruito con e senza dispositivo equalizzatore.

Nel caso di figura 10, dopo i cicli termici una disposizione concentrica e regolare delle spire di matassa, con curvatura sostanzialmente costante; l’attenuazione misurata è stata inferiore a 0,5 dB/km.

Nel caso di figura 11, dopo i cicli termici è stata osservata una accentuata configurazione poligonale delle spire di matassa.

E’ stata misurata l’attenuazione dei cavi impiegati nelle prove sopra descritti.

In particolare, il cavo sottoposto ad equalizzazione durante la sua costruzione, ha mostrato una attenuazione a 1550 nm < 0,5 dB/km; dopo essere stato sottoposto a tre cicli termici di 24 ore, costituiti ciascuno da 12 ore di permanenza a -10°C e 12 ore di permanenza a 60 °C, ha mostrato una attenuazione a 1550 nm < 0,5 dB/km, cioè sostanzialmente inalterata. Per brevità, tale ciclo termico verrà indicato nel seguito come “ciclo termico di 24 ore tra -10 e 60 °C".

Con il cavo che non è stato sottoposto al trattamento di equalizzazione durante la sua costruzione, è stata misurata, subito dopo la costruzione, una attenuazione a 1550 nm compresa tra 5 e 10 dB/km; a seguito dei tre cicli termici di 24 ore tra -10 e 60 °C, come sopra descrìtti, il livello di attenuazione delle fibre nel cavo ha raggiunto valori così elevati da non essere misurabile con le apparecchiature disponibili (massima dinamica di 15 dB a 1300 nm; le misure sono state eseguite su spezzoni di cavo di lunghezza 500-1000 m).

E' inoltre stato realizzato un cavo con un modulo ottico a quattro fibre, in cui sono state impiegate fibre multimodali 62,5/125 mm, di produzione Corning; le fibre impiegate avevano una attenuazione nominale < 1 dB/km a 1310 nm.

Tale cavo, sia subito dopo la costruzione, sia dopo essere stato sottoposto a tre cicli termici di 24 ore ciascuno, tra -10 e 60 °C, come sopra descrìtti, ha mostrato una attenuazione a 1310 nm < 1,5 dB/km.

Si ritiene quindi che l'assenza del dispositivo equalizzatore lasci nel cavo punti di adesione irregolare fra guaina e filati, tali da provocare, a seguito delle contrazioni termiche della guaina, mancato scorrimento dei filati fra punti contigui di adesione con la guaina, provocando disuniformità nelle tensioni interne e alterazioni sensibili dell’assetto geometrico, tali da indurre sollecitazioni di microflessione (microbending) nelle fibre dei moduli ottici, responsabili del decadimento delle caratteristiche trasmissive delle fibre stesse osservato nella prova.

I cavi costruiti secondo l'invenzione hanno mostrato bassi valori di attenuazione del segnale ottico; si ritiene che tali valori siano, in generale, compresi fra il valore nominale e circa 3 volte il valore nominale di attenuazione della fibra ottica impiegata.

Preferìbilmente, rientrano in quanto sopra cavi con da 1 a 7 moduli ottici, con numero di fibre per ciascun modulo ottico compreso fra 2 e 8, filati in fibra tessile (fibra aramidica) o in altri materiali con simili caratteristiche meccaniche (flessibilità, resistenza a trazione), come ad esempio fibre di vetro, fibre di carbonio, fibre di boro o simili, spessori della guaina compresi fra 0,4 e 1,5 mm, diametri esterni della guaina compresi fra 2 e 7 mm; la guaina può essere realizzata, ad esempio, in polivinilcloruro, poliuretano, mescole elastomeriche prive di alogeni (note nel settore come mescole LS0H), polimeri fluorurati, gomme termoplastiche o reticolate e simili, secondo le specifiche esigenze di applicazione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Cavo ottico comprendente almeno un modulo ottico, comprendente almeno due fibre ottiche circondate da una camicia di materiale polimerico, e una guaina esterna estrusa circondante detti moduli, e un elemento di trazione, caraterizzato dal fato che detto elemento di trazione comprende una pluralità di filati resistenti a trazione, che occupano tutto lo spazio fra i moduli ottici e la guaina esterna, in cui detti filati sono aderenti uniformemente alla guaina esterna, detti moduli ottici essendo meccanicamente disaccoppiati da deta guaina esterna 2) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fato che l’atenuazione delle fibre otiche di detti moduli ottici nel cavo è minore di 3 volte il valore nominale della fibra otica dopo almeno un ciclo termico di 24 ore tra -20 e 70°C. 3) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ha diametro esterno compreso tra 2 e 7 mm. 4) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti filati hanno un modulo elastico a trazione di almeno 4000 kg/mm2 . 5) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti filati sono in fibra aramidica. 6) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta guaina esterna è in cloruro di polivinile. 7) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il materiale polimerico della camicia di detti moduli ottici è una resina acrilica reticolata. 8) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fato che il materiale polimerico della camicia di detti moduli ottici è una mescola ritardante la combustione. 9) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato da! fatto che ii materiale polimerico della camicia di detti moduli ottici è una resina termoplastica. 10) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta aderenza uniforme di detti filati alla guaina esterna è tale che uno spezzone di cavo di 500 mm di lunghezza, ha una forza di sfilamento unitaria a regime della guaina esterna rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati ed i moduli ottici, compresa fra 20 e 60 g/mm, quando la forza di sfilamento è applicata con una velocità di 15 mm/min. 11) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta aderenza uniforme di detti filati alla guaina esterna è tale che uno spezzone di cavo di 500 mm di lunghezza, ha una forza di sfilamento unitaria a regime della guaina esterna rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati ed i moduli ottici, non superiore a 4 volte la forza di sfilamento unitaria a regime di un modulo ottico rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati e la guaina esterna. 12) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che uno spezzone di cavo di 500 mm di lunghezza, ha una forza di sfilamento a regime di un modulo ottico rispetto alla rimanente porzione di cavo, comprendente i filati e la guaina esterna, compreso fra 50 e 150 g per modulo ottico, quando la forza di sfilamento è applicata con una velocità di 15 mm/min. 13) Cavo ottico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che una matassa del cavo avvolto su se stesso in una configurazione con almeno due spire regolarmente a contatto fra loro, con diametro esterno di circa 160 mm, non presenta sostanziali di poligonalizzazioni quando detta matassa è soggetta ad almeno un ciclo termico di 4 ore tra 70 e -30°C. 14) Procedimento per la fabbricazione di un cavo ottico per telecomunicazione, comprendente almeno un modulo ottico con almeno due fibre ottiche circondate da una camicia di materiale plastico e una guaina di materiale plastico attorno ai moduli, che comprende le fasi di - fare avanzare continuamente detto modulo ottico fra una stazione di partenza e una stazione di raccolta; estrudere una guaina di materiale termoplastico attorno al modulo ottico; raffreddare detta guaina, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di; applicare uno strato di filati flessibili e resistenti a trazione fra modulo e guaina; estrudere detta guaina di materiale termoplastico sopra detti filati; raffreddare detta guaina estrusa; rendere uniformemente aderenti fra loro filati e guaina mediante rimozione di punti di adesione fra guaina e filati dopo il raffreddamento di detta guaina estrusa. 15) Procedimento secondo la rivendicazione 14 caratterizzato dal fatto che detta fase di rendere uniformemente aderenti fra loro filati e guaina comprende flettere detto cavo di almeno 90°. 16) Procedimento secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto che detta fase di flettere comprende eseguire almeno una flessione in almeno due piani distinti incidenti fra loro. 17) Procedimento secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto che dette flessioni sono attuate in due piani ortogonali fra loro. 18 Procedimento secondo la rivendicazione 15 caratterizzato dal fatto che in ciascun piano contrapposti.