NO341100B1 - Innretning og fremgangsmåte for beskyttelse av optisk fiber i overføringskabel - Google Patents

Description

SAMMENSTILLING FOR BESKYTTELSE AV EN OPTISK FIBER

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fiberoptiske kabler, nærmere bestemt en fremgangsmåte og innretning for beskyttelse av de optiske fibre i en fiberoptisk overfø-ringskabel.

Fiberoptiske kabler har i årenes løp blitt populære, og benyttes på mange forskjellige områder. Ett slikt område er olje- og gassleting, hvor fiberoptiske systemer brukes til å måle bestemte forhold i grunnen, som for eksempel temperatur, trykk, akselerasjon og vibrasjon. Fiberoptiske kabler strekker seg fra overflateinstrumenter gjennom et brønnhode og koples til måleinnretninger anordnet i et underjordisk område for å overføre data som indikerer status for de underjordiske forhold, til overflaten.

Et gass- og/eller oljeletingsmiljø er barskt, og kjennetegnes ved brønnfluid, ekstreme temperaturer og trykk, og flere andre kabler og utstyr som strekker seg nedover gjennom brønnen og inn i det underjordiske område. Den optiske fiber er typisk skjør, og må skjermes godt mot det harde brønnmiljøet. For å beskytte den optiske fiber mot brønnmiljøet på en effektiv måte, plasseres fiberen i et beskyttende metallrør og forsegles i eget miljø i dette.

Det oppstår imidlertid et problem når deler av beskyttelsesrøret, eller det ytre kapillar-rør, må avsluttes eller koples, enten under sammenstilling, installasjon og/eller reparasjon. Under sammenstilling og installasjon må segmenter av røret sammenføyes og tettes for å danne en sammenhengende beskyttende mantel for den lange optiske fiber. På lignende vis kuttes metallbeskyttelsesrøret igjen når den fiberoptiske kabel skal avsluttes og repareres eller skjøtes, for å få tilgang til den optiske fiber, hvoretter den fiberoptiske kabel må skjøtes og de avskårne ender av beskyttelsesrøret må skjø-tes eller på effektiv måte avsluttes.

Etter at en optisk fiber er blitt kuttet, er de karakteristiske egenskaper ved den "fiber-vennlige" avslutning av den optiske fiber idet den kommer ut av metallrøret, avgjø-rende, det vil si for økt mekanisk driftssikkerhet som ytes via strekkavlastningsover- gangen mellom det stive metallrør og den skjøre fiber. For harde miljøforhold som for eksempel bruk ved høye temperaturer og ved vibrasjoner, må avslutningen anordne isolasjon av belastninger som påføres fiberen som et resultat av differensiell ekspansjon mellom metallrøret og fiberen, tetting for å forhindre at migrasjon av fluidet og blokkeringsfett oversvømmer andre komponenter, og en anti-gnissefunksjon for å beskytte fiberen der hvor den kommer ut av metallrøret. Avslutning av den optiske fiber anordnes tradisjonelt via binding eller formstøping av en gummihette ved punktet hvor fiberen løper ut av metallrøret. Binde- eller støpeoperasjoner har en tendens til å være enten for kompliserte eller for tidkrevende for bruk på feltet. Dessuten vil anvendelser som fordrer festing av fiberen for isolasjon av små spenninger 0,2% (f.eks. installasjoner med høy temperatur), kreve direkte binding til fiberen, og kan kreve fjerning av bufferbelegget som beskytter fiberen. Dette gir et potensial for skade på den delikate glassfiber, noe som vil kunne utløse umiddelbar svikt eller svikt på et eller annet tidspunkt etter installasjon av systemet, hvilket gjør kvalitetskontrollen problematisk. Det som behøves, er en teknikk for optisk fiberavslutning som ikke kre-ver fjerning av buffermaterialet, og som gir strekkavlastning, og som uttrykkelig låser og tetter fibrene ved deres terminus fra metallrøret.

Skjøten mellom endene av det ytre kapillarrør må være tettet mot omgivelsene for å forhindre at forurensende stoffer fra brønnen kommer i kontakt med den optiske fiber. Én kjent fremgangsmåte for å miljøbeskytte den optiske fiber er å bruke et brett eller et skap som huser fibrene. Det er ikke alltid mulig å bruke brett eller skap for å beskytte de optiske fibre på grunn av plassbegrensninger. Sveising av det ytre kapillar-rør er en annen, og mest praktisk fremgangsmåte for skjøting av endene av det ytre kapillarrør under enten sammenstilling, installasjon og/eller reparasjon, fordi den er den beste garanti for forsegling av miljøet. Varmen og UV-lyset som utvikles ved sveising, kan imidlertid resultere i skade på den optiske fiber som er anordnet inne i det ytre kapillarrør. Én fremgangsmåte for å beskytte den optiske fiber under sveising beskrives i europeisk patentsøknad nummer EP 0689799 A2, som viser innføring av et metallrør grensende til de optiske fibre. Denne fremgangsmåte vil kunne beskytte fibrene mot UV-lys, men kan tenkes å ville lede en god del varme til de optiske fibre.

Europeisk patentsøknad EP690321 omhandler en fremgangsmåte for å skjøte optiske fibre ved hjelp av en metallhylse. Den viser også innføring av et beskyttelsesrør ved de optiske fibre, men disse rør vil muligens lede betydelig varme til de optiske fibre.

Fransk patentsøknad FR 2677137 beskriver en fremgangsmåte for reparasjon av en fiberoptisk kabel hvor et tilleggsstykke av rør dekker de to seksjoner av optisk fiber som skal skjøtes, idet nok et rør er sveiset inn. Det er ingen mekanisme for varme-fjerning.

US 4545645 beskriver en skjøteanordning for sammenføyning av ytterendene av to optiske fiberkabler for undervannsbruk, og en fremgangsmåte for å opprette en kabel-skjøt ved hjelp av samme.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber slik det fremgår av patentkravene.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å anordne en skjøtbeskyttersam-menstilling for bruk ved sammenføyning av endene av et par fiberoptiske overførings-kabler, hvor de fiberoptiske overføringskabler innbefatter et indre kapillarrør som omslutter minst én kledd optisk fiber plassert innenfor et ytre kapillarrør. I henhold til den foreliggende oppfinnelse slik det fremgår av krav 1 innbefatter skjøtbeskytter-sammenstillingen et kjølelegemerør kreppet innenfor det ytre kapillarrør i enden av hver kabel. En optisk strekkavlastningsinnretning er kreppet innenfor hvert kjølelege-me for å gripe den kledde optiske fiber i dette, for å gi strekkavlastning for en skjøt som føyer f i be rpa rene sammen. Videre innbefattes en tetningssammenstilling; denne er plassert på det indre kapillarrør innenfor det ytre kapillarrør, og anordner en tetning mellom disse. I en bestemt utførelse innbefatter tetningssammenstillingen en O-ring plassert mellom en tetningsskive og en endeplugg som samvirker med kjølelegemet for å forspenne O-ringen mot det ytre kapillarrør. Et skjøterør plasseres over fiberskjø-ten og sveises til de ytre kapillarrør. I alternative utførelser av den foreliggende oppfinnelse er det inkludert et par sveiseforbindelser som er plassert i enden av skjøterø-ret, og som begge er sveiset til skjøterøret og til de fiberoptiske overføringskabler. Den foreliggende oppfinnelse innbefatter videre en myk skjøtehylse montert over begge kjølelegemene som dekker skjøtområdet for de optiske fibre. Hylsen beskytter fib-erskjøten mot skade under installasjon av skjøterøret. Kjølelegemerørene beskytter de optiske fibre under sveisingen av skjøterøret og sveiseforbindelsene.

Fremgangsmåten for å beskytte en skjøt mellom endene av et par fiberoptiske overfø-ringskabler, hvor de fiberoptiske kabler innbefatter et indre kapillarrør som omslutter minst én kledd fiberoptisk kabel plassert innenfor et ytre kapillarrør, innbefatter krepping av et kjølelegemerør innenfor det ytre kapillarrør, mens den optiske fiber mates inn gjennom kjølelegemerøret og gjennom et fiberstrekkavlastningsrør. Krepping av fiberstrekkavlastningsrøret innenfor kjølelegemerøret griper de optiske fibre. Fremgangsmåten innbefatter videre installasjon av et skjøterør ved å skyve skjøterøret over én av de fiberoptiske overføringskabler. En sammenføyning av optiske fibre utfø- res, og skjøterøret plasseres over fiberoptikkskjøten. Sveising av skjøterøret til de fiberoptiske overføringskabler beskytter skjøtområdet. Tetting av skjøtområdet oppnås ved å installere et tetteinnretning på det indre kapillarrør innenfor det ytre kapillarrør. I den foreliggende oppfinnelse gjennomføres utlufting av gasser som varmes opp under sveisetrinnet, ved å lufte dem ut gjennom et luftehull anbrakt i det ytre kapillar-rør, dog innvendig av skjøterøret.

Én fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den forenkler installasjons- og repa-rasjonsprosedyrene ute på feltet og sammenstillingsprosessen under produksjon. En annen fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den anordner strekkavlastning for de kledde fibre innenfor fiberskjøtområdet. En ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den gir skjøtområdet tetningsbeskyttelse.

De foregående og andre fordeler ved den foreliggende oppfinnelse trer tydeligere frem i lys av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av de eksempelvise utførelse av denne, som anskueliggjort på de ledsagende tegninger.

Figur 1 er en skjematisk fremstilling av en fiberoptisk kabel som strekker seg

gjennom en brønn og inn i et underjordisk område;

Figur 2 er et tverrsnittsperspektiv av den fiberoptiske kabel på figur 1; Figur 3 er en skjematisk fremstilling av et tverrsnitt av en skjøtbeskyttersammen-stilling for bruk under sammenstilling, installasjon og/eller reparasjon av den fiberoptiske kabel på figur 2; Figur 3A er en skjematisk fremstilling av et tverrsnitt av en fiberoptisk kabelavslut-ning for bruk under sammenstilling, installasjon og/eller reparasjon av den fiberoptiske kabel på figur 2, som ikke dekkes av de foreliggende pa-tentkrav; Figur 4 er en plantegning av skjøtsammenstillingen på figur 3, hvor denne føyer sammen to deler av den fiberoptiske kabel på figur 2; Figur 5 er en perspektivtegning av en sveiseforbindelse i skjøtsammenstillingen på figur 3; Figur 6 er en perspektivtegning, dels i snitt, som viser et kjølelegeme og elastomer kreppedel i skjøtsammenstillingen; Figur 7 er en perspektivtegning av en tettende endepakning i skjøtsammenstil-lingen; Figur 8 er en perspektivtegning av et endedeksel i skjøtsammenstillingen; Figur 9 er en plantegning av en O-ring for bruk ved tetting av skjøtsammenstil-lingen; Figur 10 er en skjematisk fremstilling av et tverrsnitt av en alternativ utførelse av

en tetningsanordning i en skjøtbeskyttersammenstilling; og

Figur 11 er en skjematisk fremstilling av et tverrsnitt av en alternativ utførelse av

en kjølelegeme- og tetningsanordning i en skjøtbeskyttersammenstilling.

Idet det henvises til figur 1, innbefatter et system 10 for påvisning av ulike forhold i et underjordisk område 12 og overføring av data som indikerer status for disse forhold til overflaten 14, en fiberoptisk kabel 16 med en overflateende 20 en underjordisk ende 22. Overflateenden 20 går typisk ut av brønnen gjennom brønnhode 21, og enden av den fiberoptiske kabel festes i en instrumentboks 24 anordnet på overflaten 14, mens den underjordiske ende 22 strekker seg inn i det underjordiske område 12, idet den passerer gjennom en brønn 26 og bærer én eller flere måleinnretninger 28. Én eller flere skjøter av de optiske fibre kan som kjent utføres ved kabelavslutningspunktet innenfor brønnhode 21 og instrumentboks 24.

Idet det henvises til figur 2, innbefatter den fiberoptiske kabel 16 et par optiske fibre 32, 33 som i siste instans skjermes av et beskyttelsesrør, det ytre kapillarrør 34. De optiske fibre er typisk kledd inn i et tynt lag av en fleksibel kledning 34. Et eksempel på den fiberoptiske kabel beskrives i sameid, korresponderende amerikansk patent-søknad med løpenummer 09/121 468, med tittel "Fiberoptiske kabel for bruk i barske omgivelser", innlevert 23. juli 1998. Det kan benyttes en enkelt optisk fiber eller flere optiske fibre uten å avvike fra den foreliggende oppfinnelses ramme. Optiske fibre 32, 33 kan festes til det indre kapillarrør 37 ved bruk av et smidig materiale 36, for eksempel fett. En sperrepolymer 38 anbringes mellom indre kapillarrør 37 og ytre kapill-arrør 34. Anordningen på figur 2 sikrer at de optiske fibre 32, 33 beskyttes mot omgivelsene og videre beskyttes mot eventuelle mekaniske belastninger som overføres til den fiberoptiske kabel 16. Selv om sperrepolymeren 38 er vist som et enkelt lag, kan den bestå av flere lag uten å avvike fra den foreliggende oppfinnelses ramme.

En skjøtbeskyttersammenstilling 40 vises best med henvisning til figur 3, hvor to optiske fibre 32, 33 i overføringskabelsegmenter 42, 44 lignende dem som beskrives ovenfor i dette skrift, er fast sammenføyd ved hjelp av en hvilken som helst kjent teknikk. Skjøtsammenstilling 40 føyer sammen overføringskabelsegmenter 42, 44 mekanisk via skjøteforbindelser 46, 48 og ytre rør 50. Skjøteforbindelser 46, 48 sveises til fiberoptiske kabler 42, 44 ved henholdsvis perifert plasserte kabelgrenseflatesveiser 52, 54, og sveises igjen til ytre rør 50 ved henholdsvis perifeributtsveiser 56, 58. Me-tallskjøteforbindelsene 46, 48 og ytre rør 50 anordner sammen med sveisene 52, 54, 56, 58 en adekvat belastningsvei mellom overføringskabelsegmentene 42, 44, og danner videre en permanent tetning for å beskytte de optiske fibre 32, 33 mot omgivelsene. Selv om de er vist som sveiser, kan forbindelsene og de ytre rør sammen-føyes på en hvilken som helst måte som gir de optiske fibre tilstrekkelig fysisk og mil-jømessig beskyttelse. Videre omfatter alternative utførelser av den foreliggende oppfinnelse et skjøterør hvor én eller flere av sveiseforbindelsene er formet integre-rende med dette. Videre omfatter den foreliggende oppfinnelse utførelser hvor skjøte-rør 50 er sveiset direkte på overføringskabelsegmenter 42, 44.

Idet det fremdeles henvises til figur 3, innbefatter en skjøtsammenstilling 40 kjøle-legemerør 60, 62 anordnet innenfor endene av fiberoptiske kabler 42, 44, Kjølelege-merør 60, 62 er festet til fiberoptiske kabler 42, 44 for eksempel ved hjelp av et par senkesmidde kreppinger, henholdsvis 64, 66. Andre festemetoder er mulige. Kjølele-gemerør 60, 62 beskytter de optiske fibre 32, 33 som passerer gjennom dette, mot skadevirkninger fra sveisearbeidene for å lage sveiser 52, 54, 56, 58, for eksempel varme og infrarød stråling. Kjølelegemerørene er laget av et metall med en høy var-meoverføringskoeffisient, som for eksempel kopper, sølv eller aluminium, og vil sammen med luftspalter 55, 57, 59, 61 isolere og føre varmen vekk fra kapillarrør 37 og optiske fibre 32, 33, hvilket vil bli forklart nærmere nedenfor i dette skrift. Som beskrevet ovenfor i dette skrift, beskytter skjøtbeskyttersammenstilling 40 de optiske fibre 32, 33 mot miljøpåvirkning. O-ringer 68, 70 samvirker med sveisene 52, 54, 56, 58 for å avsperre fibrene mot omgivelsene. O-ringer 68, 70 presses sammen mellom de ytre kapillarrør 34 og de indre kapillarrør 37, for derved å anordne et tetning mellom disse. Tetningen anordnes for å forhindre at fluider (ikke vist), i det tilfelle at det ytre kapillarrørs 34 helhet brytes i det ene eller andre av segmenter 42, 44 utenfor skjøtområdet 40, oversvømmer området rundt fiberskjøten.

Skjøtsammenstilling 40 omfatter videre et føyelig rør 72, 74 som er anordnet innenfor hvert av kjølelegemerørene 60, 62 og har en åpning 76, 78 hvor optiske fibre 32, 33 passerer gjennom. I dette henseende fungerer kjølelegemerørene 60, 62 som bærerør for å bære de føyelig rør 72, 74. Føyelig rør 72, 74 er vist grepet innenfor kjølelege-merør 60, 62 ved hjelp av et par senkesmidde kreppinger 80, 82, hvilket vil bli disku tert i nærmere detalj nedenfor i dette skrift; imidlertid er det mulig å benytte andre festemetoder. I en bestemt utførelse består de føyelig rør 72, 74 av et elastomerma-teriale som holder de optiske fibre 32, 33 deri mot forskjeller i termisk ekspansjon mellom de optiske fibre og kabelen 42, 44, og stopper indre buffermateriale (eller annet materiale) i å gå ut av kabelen. Som diskutert ovenfor i dette skrift, kreppes kjøle-legemerørene 60, 62 til de ytre kapillarrør 34 ved kreppinger 64, 66, og som en følge av dette overføres eventuell spenning i de optiske fibre 32, 33 inn i det første par med kreppinger 80, 82 og inn i kjølelegemerørene 60, 62, og overføres siden inn i de ytre kapillarrør 34 gjennom det andre par med kreppinger 64, 66. Denne anordning vil i vesentlig grad redusere spenningen som oppstår i de optiske fibre 32, 33 under håndtering og bruk av overføringskabelsegmentene 42, 44. Kreppingene 64, 66 begrenser også de optiske fibres 32, 33 bevegelse i skjøtområdet 144 (figur 3) i forhold til de ytre kapillarrør 34 i de respektive kabelsegmenter 42, 44 under håndtering og bruk. I utførelsen som beskrives, omfatter elastomerrør 72, 74 fortrinnsvis et lavt durometer og en høy friksjonskoeffisient, noe som gjør det mulig å gripe fiberen opp til belastninger på 0,2%, ved mekanisk å kreppe den myke elastomer inn i fiberkledningen eller -buffer 35. Fiberbufferen 35 forblir intakt, og har ingen ugunstig virkning på fib-renes 32, 33 optiske egenskaper. Den mekaniske kreppeprosessen er, som diskutert nedenfor i dette skrift, mindre komplisert enn den som gjelder for tidligere kjent teknikk. I tillegg vil det lave durometer i elastomermaterialet i de føyelig rør 72, 74 på samsvarende måte "strømme" rundt fibrene og få åpningene 76, 78 til å falle sammen mot fibrene 32, 33, for derved å lukke de optiske fibre 32, 33 inne i kjølelegemerørene 60, 62.

Idet det henvises til figur 3A, er det vist et eksempel på en avslutning 41 som ikke er dekket av patentkravene. Som beskrevet tidligere i dette skrift, kan avslutning 41 brukes i områder som for eksempel et brønnhode 21, en instrumentboks 24, transport, håndtering eller andre ikke-barske miljøer eller anvendelser. Avslutning 41 egner seg egentlig der hvor en fiberoptisk overføringskabel 44 avsluttes uten at det er behov for å sveise skjøtbeskyttersammenstillingen 40 (figur 3). Enkeltendeavslutning 41 innbefatter en rundtgående krepping 43 innenfor det ytre kapillarrør 34 for å gripe det indre kapillarrør 37. Krepping 43 anordner en grad av oversvømmingsvern, både mot et brudd i kabelen 44 og inn i kabelen fra en ytre kilde (ikke vist), som beskrevet ovenfor i dette skrift. Strekkavlastning anordnes i enkeltendeavslutning 41 ved å gripe optiske fibre 32, 33 i føyelig rør 74. I motsetning til skjøtbeskyttersammenstillingen 40 (figur 3), er føyelig rør 74 endelig festet direkte til det indre kapillarrør 37 i stedet for det ytre kapillarrør 34. I denne bestemte utførelse er føyelig rør 74 forbundet med fiberoptisk overføringskabel 44 via krepping 45 i bærerør 47, som igjen er festet di rekte til det indre kapillarrør 37 ved hjelp av sekskantkrepping 49. Bærerør 47 består fortrinnsvis av et smidig metall som for eksempel kopper, men kan omfatte et hvilket som helst materiale som er i stand til å koples til indre kapillarrør 37 og gripe det føyelig rør 74 deri for å anordne strekkavlastning for fibre 32, 33. Avslutningen 41 for den fiberoptiske kabel muliggjør en enklere festing av strekkavlastningselementene enn det som gjelder for skjøt bes kytte r 40 (figur 3), på grunn av det faktum at det ikke er behov for noen påfølgende sveiseprosedyre som ville nødvendiggjøre et kjølelege-me 62 (figur 3) for å lede sveisevarmen vekk fra fibrene 32, 33, som beskrevet ovenfor i dette skrift. Avslutningen 41 for den fiberoptiske kabel forenkles ytterligere ved at det ikke er nødvendig å fjerne overføringskabelbuffer 38, og at den totale lengde som kreves for å avslutte kabelen, er mindre. Selv om kreppinger 43, 45, 49 vises og beskrives, kan en hvilken som helst kjent festemåte for de ulike elementer bli benyttet.

Skjøtsammenstilling 40 omfatter videre en tetningsskive 84, 86 anbrakt på kapillarrør 37 innenfor ytre kapillarrør 34, plassert mellom O-ring 68, 70 og endeparti 88, 90 av sperrepolymermaterialet 38. I tillegg er endedeksler 92, 94 med anslagspartier 96, 98 montert innenfor ytre kapillarrør 34 og innenfor kjølelegemerør 60, 62, hvor anslags-partiene er fanget mellom kjølelegemerørene og kapillarrør 37. Endedeksler 92, 94 virker slik at de posisjonerer og sentrerer kjølelegemerørene 60, 62 om indre kapillar-rør 37 under kreppeoperasjonene for senkesmidde kreppinger 64, 66, og samvirker videre med tetningsskive 86 for å gi en presskraft mot O-ringer 68, 70, hvilket sørger for O-ringenes tettevirkning, som beskrevet ovenfor i dette skrift. Selv om de er vist som separate elementer, kan endedeksler 92, 94 være formet i ett stykke med kjøle-legemerør 60, 62.

Idet det fremdeles henvises til figur 3, innbefatter skjøtsammenstillingen videre en skjøtbeskyttelseshylse 91 anordnet mellom kjølelegemerør 60, 62 i skjøtområde 144. Skjøtbeskyttelseshylse 91 anordner en beskyttende bro over fiberskjøter 148, 150 mellom endene av de elastomere rør 72, 74 for å underlette montering av skjøterør 50 over skjøtområde 144. Ved drift, og som vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor i dette skrift, skyves skjøterør 50 over skjøtområdet 144 før sveisene 52, 54, 56,

58 utføres. Det er blitt observert at fiberskjøter kan bli skadet under plasseringen av skjøterør 50. Skjøterør 50 består typisk av et mykt rør for å hindre røret 50 i å komme i berøring med fiberskjøtene 148, 150, og hvilket gjør det mulig for strukturbelast-ningene å omgå fiberskjøtene som beskrevet ovenfor i dette skrift. I en bestemt utfø-relse består skjøtbeskyttelseshylse 91 av et Teflon®-rør som krymper med varme, hvilket er installert over kjølelegemerørene 60, 62 og krympet på disse ved hjelp av en ekstern varmekilde (ikke vist) for å danne den ovennevnte bro. Som vist, krympes skjøtbeskyttelseshylse 91 inn i kreppinger 80, 82 for på en sikrere måte å posisjonere hylsen mellom kjølelegemerørene 60, 62.

Idet det henvises til figur 4, er det vist en skjøtsammenstilling 40 som sammenføyer fiberoptiske kabeldeler 42, 44 for å danne en sammenhengende fiberoptisk kabel 16 bøyd om en radius vist ved hjelp av pil 100. Det er vanlig innenfor fagområdet at kabelen bøyes for transport, lagring og installasjon og av ulike andre grunner. Den foreliggende oppfinnelse muliggjør slik gjentatt deformasjon av overføringskabelen 16 uten at det oppstår skade på de optiske fibre 32, 33 (figur 2), gjennom den robuste fysiske og miljømessige beskyttelse skjøtsammenstillingen 40 som er beskrevet ovenfor i dette skrift, gir. I tillegg samvirker endedekslene 92, 94 med de ytre kapillarrør 34, kjølelegemerør 60, 62 og elastomerrør 72, 74 ifølge den foreliggende oppfinnelse for å opprettholde de optiske fibre 32, 33 nær overføringskabelens nøytralakse, noe som ytterligere reduserer den belastning som overføres til fibrene under bøying av kabelen.

Idet det henvises til figur 5, er det vist en sveiseforbindelse 46 (og likeledes sveiseforbindelse 48) som har en innvendig diameter 102 med et slikt mål at den passer tett rundt den utvendige diameter 104 (figur 4) av det ytre kapillarrør 34 i overføringska-belsegment 42. Sveiseforbindelsens 46 fine toleranse til det ytre kapillarrør 34 gir et lite mellomrom mellom elementene for sømsveis 52 (figur 3) i frontende 106 for å sikre en ugjennomtrengelig sveis og med dette beskyttelse av de optiske fibre mot omgivelsene. Den fine toleranse gir videre en effektiv fordeling av strukturbelast-ningen mellom det ytre kapillarrør 34 i fiberoptisk kabel 42 og det ytre skjøterør 50. I enkelte utførelser innbefatter sveiseforbindelse 46 et kjeglestumpformet parti 108 for ytterligere å underlette overføringen av belastninger fra det ytre kapillarrør 34 og inn i det ytre skjøterør 50, og for å eliminere et brått trinn i overføringskabelen 16 etter at den er blitt skjøtet, for å forbedre kabelens håndteringsegenskaper. Sveiseforbindelse 46 innbefatter videre en skulderparti 110 med en utvendig diameter 112 med et slikt mål at den passer sammen med en innvendig diameter 114 (figur 3) i skjøterør 50. Skulderparti 110 gir periferiinnretting mellom sveiseforbindelse 46 og skjøterør 50 for å sikre at sveis 56 er ugjennomtrengelig, for å beskytte de optiske fibre mot omgivelsene. I en bestemt utførelse av oppfinnelsen er den innvendige diameter 102 i sveiseforbindelse 46 ca. 0,256 tommer (6,50 mm) og den utvendige diameter 104 av det ytre kapillarrør 34 er ca. 0,25 tommer (6,35 mm), noe som gir en nominell klaring på ca. 0,005 tommer (0,13 mm). Med denne minste klaring velges lengden 116 av sveiseforbindelsen 46, slik at den gjør det mulig å skyve forbindelsen over bøyninger i den fiberoptiske kabel 16 under sammenstillingsoperasjonen, hvilket vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor i dette skrift. Det ytre skjøterør 50 har en innvendig diameter 114 (figur 3) på ca. 0,277 tommer (7,04 mm) og passer glidende over skulderparti 110 på sveiseforbindelse 46, og har videre en nominell utvendig diameter på 0,375 tommer (9,53 mm). Andre utførelser av sveiseforbindelse 46 omfatter ikke en skulder 110 som nødvendiggjør periferiinnretting mellom sveiseforbindelse 46 og skjøterør 50 for å sikre at sveisen 56 er ugjennomtrengelig for å beskytte de optiske fibre mot omgivelsene. Sveiseforbindelsene 46, 48 og skjøterøret består av kompatible metallmate-rialer som for eksempel Inconel 825, Inconel 625 og ulike typer syrefast stål.

Idet det henvises til figur 6, er det vist et kjølelegemerør 60 (og likeledes 62 på figur 3) for å spre varmen som utvikles av sveisene 52, 56. I en bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelse består kjølelegemerør 60 av et kopperlegeringsmateriale med en nominell utvendig diameter 120 på 0,156 tommer (3,96 mm) og en nominell veggtykkelse på 0,014 tommer (0,36 mm) og en lengde 122 på ca. 6,0 tommer (152,4 mm). Kjølelegemerør 60 innbefatter paret med senkesmidde kreppinger 80 som griper og sentrerer det føyelig rør 72 og de optiske fibre 32, 33 deri. Det føyelig elastomerrør 72 har en nominell utvendig diameter 124 på 0,125 tommer (3,18 mm), en lengde 126 på 1,0 tomme (25,4 mm) og en åpnings-76-diameter på 0,065 tommer (1,65 mm). I den viste utførelse har kreppinger 80 en dybde 128 på ca. 0,100 tommer (2,54 mm) og befinner seg ca. 0,25 tommer (6,35 mm) fra hverandre for å gripe føyelig elastomerrør 72 og få åpningen 76 til å falle sammen mot optiske fibre 32, 33, for derved å anordne et tettemedium om fibrene og gi strekkavlastning for de optiske fibre, som beskrevet ovenfor i dette skrift. Selv om det er vist et par med kreppinger, bør det forstås at en enkelt krepping eller annen passende festing kan tenkes ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Tettingen og de ytre kreppeelementer ifølge den foreliggende oppfinnelse beskrives best med henvisning til figurer 3, 7, 8 og 9. Tetningsskive 84 (og likeledes 86) er anordnet på indre kapillarrør 37 og ligger an mot endeparti 88 av polymert sperremateriale 38. Ytterflaten 130 passer sammen med ytre kapillarrørs 34 innvendige diameter, og endedeksel 92 (og likeledes 94) er på lignende vis anordnet på indre kapillarrør 37, hvor ytterflate 132 passer sammen med ytre kapillarrør 34. Endedeksel 92, 94 kan være glidbart anordnet innenfor kjølelegemerør 60, 62, eller kan være hardloddet, loddet eller på annet vis fast festet eller formet i ett stykke med kjølelegemerørene. I en bestemt utførelse består både tetningsskive 84 og endedeksel 92 av et kopperma-teriale og har en nominell utvendig diameter på ca. 0,187 tommer (4,75 mm) og en innvendig diameter på 0,100 tommer 2,54 mm). Andre materialer og festeteknikker er mulig, både for tetningsskive 84 og endedeksel 92. Kjølelegemerør 60 (og likeledes 62) plasseres glidbart over skulder 134 på endedeksel 92 og ligger an mot flate 136 for å radialsentrere kjølelegemerøret og samtidig optiske fibre 32, 33 innenfor det ytre kapillarrør 34. O-ring 68 anordnes i inngrepspasning mellom indre kapillarrør 37 og ytre kapillarrør 34. I en bestemt utførelse består O-ring 68 av et føyelig materiale som for eksempel Viton® for i realiteten å sperre av området mellom sperrematerialet 38 eller ytre kapillarrør 34 og indre kapillarrør 37. O-ringen 68 plasseres videre mellom tetningsskive 84 og endedekslet 92, og holdes i sidekompresjon mellom disse, idet kjølelegemerør 60 forspenner endedeksel 92 mot O-ringen, hvilket vil bli diskutert i nærmere detalj nedenfor i dette skrift.

Idet det henvises til figur 6, er det vist et ytre kapillarrør 34 som omfatter den ytre kledning på den fiberoptiske kabel som beskrevet i ovenfor refererte korresponderende patentsøknad. I en bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelse har ytre ka-pillarrør 34 en nominell utvendig diameter 104 på 0,25 tommer (6,35 mm) og en nominell veggtykkelse på 0,028 tommer (0,71 mm), og produseres typisk i sammenhengende lengder på opp til 10 000 fot (3000 m) eller mer for bruk i system 10 (figur 1). Ytre kapillarrør 34 innbefatter paret med senkesmidde kreppinger 64 som på fast vis griper kjølelegemerøret 60 deri og gir konstruktiv støtte for kjølelegemerøret og terminus for optiske fibre 32, 33. Kjølelegemerørene 60, 62 kan eventuelt gripes innenfor ytre kapillarrør 34 ved hjelp av en enkelt krepping eller en annen passende festemetode. I den viste utførelse har kreppinger 64 en dybde 129 på ca. 0,150 tommer (3,81 mm) og befinner seg ca. 0,25 tommer (6,35 mm) fra hverandre for å gripe kjølelegemerør 60. Ytre kapillarrør 34 griper og sentrerer kjølelegemerøret 60 og elastomerrøret 72 for derved å sentrere fibre 32, 33 om overføringskabelsegmentenes 42, 44 nøytralakse.

Ved drift skjøtes eller sammenføyes en overføringskabel 16 ved først å anordne to segmenter av fiberoptisk kabel 42, 44 som best vist på figur 3. Kabelsegmentene 42, 44 rettes ut ved bruk av en hvilken som helst kjent fremgangsmåte for å fjerne store bøyninger og bølger, og sveiseforbindelser 46, 48 skyves på hvert respektive seg-ment. En del av skjøtehylse 50 skjæres til endelig lengde 138, eller en forutbestemt lengde som er større enn dette, og skyves over ett av kabelsegmentene 42 eller 44. En forutbestemt lengde ytre kapillarrør 34 og en lik lengde polymert sperremateriale 38 og smidig materiale 36 fjernes fra hvert kabelsegment 42, 44 ved bruk av ulike kjente teknikker og sekvenser for å blottlegge kledde optiske fibre. En lengde 140 polymert sperremateriale 138 fjernes fra innsiden av det ytre kapillarrør 34 i hvert av kabelsegmentene 42, 44 ved bruk av en kjerneboringsteknikk, skjønt enhver kjent fremgangsmåte er mulig, for å danne endepartier 88, 90. I en bestemt utførelse er lengde 140 lik ca. 2,75 tommer (68,85 mm). Tetningsskiver 84, 86 monteres på indre kapillarrør 37 og plasseres mot endepartier 88, 90 av polymert sperremateriale 38 i hvert kabelsegment 42, 44. O-ringer 68, 70 ekspanderes inn på indre kapillarrør 37 og komprimeres innenfor ytre kapillarrør 34 (ikke vist), og plasseres mot tetningsskiver 84, 86 i hvert kabelsegment 42, 44. Det indre kapillarrør 37 avgrades i den grad det er mulig, for å beskytte fibrene 32, 33 mot gnisseskader. En innretning for anordning av ytterligere beskyttelse for de optiske fibre beskrives i sameid, korresponderende amerikansk patentsøknad, fullmaktshaverregister nummer CC-0251, innlevert samtidig med dette, med tittel "Fiberoptisk hylsesammenstilling for bruk ved en skjøtefor-bindelse for en fiberoptisk kabel".

For å underlette sammenføyning av to fiberoptiske overføringskabelsegmenter 42, 44, er hvert ytre kapillarrør 34 utstyrt med et kjølelegeme 60, 62, som vist på figurer 3 og 6. Kjølelegemet 60 føres inn i det ytre kapillarrør 34 og over skulderpartiet 134 på endedeksel 92, idet de optiske fibre 32, 33 passerer gjennom kapillarrøret 60, for derved å sentralisere de optiske fibre 32, 33 i forhold til veggene i kjølelegemerøret 60 og det ytre kapillarrør 34, som vist på figur 6. Endedekslene 92, 94 er fortrinnsvis hardloddet til henholdsvis kjølelegemerør 60, 62 for å underlette sammenstilling og sentre-ring av kjølelegemerørene og fibrene 32, 33. Ett eller flere luftehull 142 er boret gjennom det ytre kapillarrør 34 for å anordne en luftevei, angitt ved hjelp av pil 146, for gasser som varmes opp under sveiseprosessen for sveiser 52, 54, hvilket vil bli forklart i nærmere detalj nedenfor i dette skrift. For å sikre at kjølelegemet 60 er ubeve-gelig i forhold til det ytre kapillarrør 34 kreppes eller senkesmis kjølelegemerøret 60 til det ytre kapillarrør 34 ved kreppinger 64, best sett på figur 6. Andre festemetoder er mulige. Dette forhindrer at kjølelegemet 60 senere glir inne i det ytre kapillarrør 34 og eventuelt skader de optiske fibre 32, 33, og anordner også en varmeledningsvei fra det ytre kapillarrør til kjølelegemet. Føyelig elastomerrør 72 føres deretter inn i kjøle-legeme 60 med optiske fibre 32, 33 løpende gjennom boring 76, som best sett på figur 6, hvor det tas hensyn til at en del av lengde 126 stikker ut av kjølelegemet. Optiske fibre 32, 33 og elastomerrør 72 festes så inne i kjølelegemet 60 og ytre kapill-arrør 34 ved å kreppe eller senkesmi kjølelegemet ved kreppesteder 80. Forskyvning-en av kjøleelementmaterialet ved kreppeområdene 80 får boringen 72 i elastomerrøret til å falle sammen mot de optiske fibre, som beskrevet ovenfor i dette skrift.

Så snart begge de ytre kapillarrør 34 i optiske kabelsegmenter 42, 44 er utstyrt med kjølelegemet 60, 62 og elastomerrørene 72, 74, skjøtes 148, 150 de optiske fibre ved hjelp av en hvilken som helst kjent fremgangsmåte, og de optiske kabelsegmenter holdes i en festeanordning (ikke vist) for å forhindre skade på fibrene mens skjøt- sammenstillingen 40 gjøres ferdig. I enkelte utførelser bestemmes skjøterørets 50 endelige lengde så snart skjøtingen av de optiske fibre er utført, og kan variere for hver gitte situasjon. Skjøterøret skjæres til lengde 138, og den overflødige del (ikke vist) fjernes ved å skjære den i to og skyve den av de optiske kabelsegmenter 42, 44. Skjøterøret 50 er plassert omtrent ekvidistant over skjøtområdet 144 og slutter omtrent midtveis over lengden av kjølelegemer 60, 62, som vist på figur 3. For å underlette overføringen av belastninger inn i skjøterøret 50 fra de fiberoptiske kabelsegmenter 42, 44, plasseres sveiseforbindelser 46, 48 ifølge den foreliggende oppfinnelse omtrent ved områdene for de senkesmidde kreppinger 64, 66 og sveises til de optiske kabelsegmenter 42, 44 med skulderparti 110 på sveiseforbindelsene anordnet innenfor den innvendige diameter 114 av skjøterøret 50, som vist på figurer 3 og 5. Med skjøterøret og sveiseforbindelsene plassert som beskrevet og vist på figur 3, utføres sveisene 52, 54. Under sveisearbeidene strømmer gasser inne i volumer 152, 154 ut gjennom luftehull 147 i ytre kapillarrør 34 og følger gassvei 146 inn i det forholdsvis større volum i skjøtområde 144. Gassvei 146 muliggjør utstrømming av de ekspanderende gasser og forhindrer overtrykk i volumer 152, 154 som under sveiseprosessen kan skade sveisene 52, 54. Sveiser 56, 58 utføres for å fullføre skjøtsammenstillingen, hvilket sammenføyer de to kabelsegmenter 42, 44 og tetter skjøtområdet 144 mot omgivelsene.

Idet det henvises til figur 10, er det vist en alternativ utførelse av tetteanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor et andre eller redundant sett med tetningsskive 85 og O-ring 69 serieplasseres om indre kapillarrør 37. I en slik utførelse samvirker endedeksel 92 med O-ring 68 og tetningsskive 84 som beskrevet ovenfor i dette skrift, og videre med O-ring 69 og tetningsskive 85 for å gi ytterligere sikring av den foreliggende oppfinnelses tetteevne for å forhindre oversvømming av skjøtområde 144.

Idet det henvises til figur 11, er det vist en alternativ utførelse av skjøtbeskytter 40, hvor kjølelegeme 160 er plassert slik at det leder varme fra sveisene 52, 54 vekk fra skjøtområde 144. Kjølelegeme 160 er festet til endedeksel 162 og festet til ytre kapill-arrør 34, for eksempel ved hjelp av en krepping eller senke 164. Kjølelegeme 160 har en lengdeutstrekning, vist ved pil 166, som gir tilstrekkelig volum 168 til å spre varmen fra sveisene 52, 56 og opprettholde trykket i de ekspanderende gasser (ikke vist) ved et forholdsvis lavt nivå. O-ring 68 er anordnet i inngrepspasning mellom indre kapillarrør 37 og ytre kapillarrør 34. O-ring 68 består av et føyelig materiale som for eksempel Viton®, for i realiteten å sperre av området mellom sperremateriale 38 i ytre kapillarrør 34 og indre kapillarrør 37. O-ring 68 er videre plassert mellom ende deksel 162 og endedeksel 170, og holdes i sidekompresjon mellom disse mens endedeksel 170 kreppes inn i ytre kapillarrør 34 ved hjelp av krepping 172. Strekkavlast-ningen for fibrene og avslutningen inn i skjøtområde 144 blir i den vist utførelse utført ved å sende fibrene 32, 33 gjennom åpning 76 i elastomerrør 72 som beskrevet ovenfor i dette skrift. Kreppepar 176, som er festet til endedeksel 170, for eksempel ved hardlodding, griper elastomerrør 72 i bærerør 174.

Idet det igjen henvises til figur 3A, muliggjøres en avslutning 41 for fiberoptisk kabel ved å fjerne en passende lengde av ytre kapillarrør 34 og buffermateriale 38 for å blottlegge indre kapillarrør 37. Indre kapillarrør 37 låses til det ytre kapillarrør 34 ved å lage en rundkrepping 43 ca. 0,25 tommer (6,35 mm) fra enden av det ytre kapillar-rør. En lengde av det indre kapillarrør 37 avsluttes ved kant 51 og fjernes fra fibrene 32, 33 som beskrevet ovenfor i dette skrift, for å blottlegge en passende lengde fibre for å frembringe enhver tenkt påfølgende operasjon. Kanten 51 av indre kapillarrør 37 avgrades i den grad det er mulig for å beskytte fibrene mot gnisseskader. Den fiberoptiske hylsesammenstilling ifølge den ovenfor refererte patentsøknad kan benyttes for å forbedre beskyttelsen av de optiske fibre ytterligere. Bærerør 47 plasseres over indre kapillarrør 37 og kreppes på dette ved hjelp av f.eks. en sekskantkrepping 49. Bærerør 47 kan plasseres mot kabel 44 eller man kan la det være et mellomrom 53 mellom kabelen og bærerøret. Føyelig rør 74 plasseres over fibre 32, 33 og innenfor bærerør 47, og holdes i dette ved hjelp av krepping 45, lignende den som beskrives ovenfor i dette skrift.

Claims (7)

1. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber, for bruk ved sammenføy-ning av ender av par med fiberoptiske overføringskabler (42, 44), hvor sam-menstillingen omfatter nevnte fiberoptiske overføringskabler (42, 44), idet hver kabel omfatter et ytre rør (34) og et indre rør (37) som omslutter minst én optisk fiber (32, 33) med en kledning, med nevnte indre rør (37) plassert innenfor nevnte ytre rør (34), idet nevnte sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber, karakteriseres ved: et kjølelegemerør (60,62) plassert mellom nevnte indre rør (37) og nevnte ytre rør (34) ved nevnte ende av hver overføringskabel (42, 44); et luftehull (142) anordnet i veggen til hvert nevnte ytre rør (34) nær en den til hvert av nevnte ytre rør (34); en strekkavlastningsinnretning (72, 74), i form av et føyelig rør (72, 74) plassert innenfor hvert kjølelegemerør (60, 62), og krympet på disse, med nevnte kledde optiske fiber (32, 33) holdt innenfor nevnte strekkavlastningsinnretning (72, 74); og et skjøterør (50) plassert over nevnte optiske fiber (32, 33) og over begge ender av nevnte ytre rør (34).

2. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i krav 1, hvor den videre omfatter en tetningssammenstilling (68, 70) anordnet på nevnte indre rør (37) innenfor nevnte ytre rør (34), for derved å anordne tetting de-rimellom.

3. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i krav 2, hvor nevnte tetningssammenstilling (68, 70) omfatter et føyelig, ringformet element.

4. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i krav 3, hvor nevnte tetningssammenstilling omfatter: en tetningsskive (84, 86) anordnet på nevnte indre rør (37) innenfor nevnte ytre rør (34); et endedeksel (92, 94) anordnet på nevnte indre rør (37) innenfor nevnte ytre rør (34); og nevnte føyelige, ringformede element (68, 70) er anordnet mellom nevnte tetningsskive (84, 86) og nevnte endedeksel (92, 94).

5. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i et hvilket som helst foregående krav, hvor den videre omfatter et par sveiseforbindelser (46, 48) plassert ved endene av nevnte skjøterør (50), idet nevnte sveiseforbindelser er sveiset til nevnte skjøterør (50) og til nevnte fiberoptiske overfø-ringskabler (42, 44).

6. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i et hvilket som helst foregående krav, hvor den videre omfatter en myk skjøtehylse.

7. Sammenstilling for beskyttelse av en optisk fiber som angitt i krav 6, hvor nevnte skjøtehylse omfatter et materiale som krymper med varme.