PL229355B1 - Lekki mikrokabel światłowodowy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest lekki mikrokabel światłowodowy posiadający centralny element wzmacniający z umieszczonym na nim ośrodkiem z włóknami światłowodowymi, otoczonym powłoką ochronną, który charakteryzuje się tym, że skręcone rewersyjnie tulejki (3) z włóknami światłowodowymi (4) jego ośrodka (1) osłonięte są szczelnie przylegającą do nich zewnętrzną powłoką (5) o grubości g = 0,4 - 0,5 mm, wypełnioną w jej masie kulistymi mikrogranulkami szklanymi i o współczynniku tarcia ślizgowego pomiędzy tym mikrokablem a rurą mikrokanalizacji µ = 0,04 - 0,07.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest lekki mikrokabel światłowodowy o średnicy zewnętrznej poniżej 5 mm, zawierający do 24 włókien światłowodowych, przeznaczony do instalowania w rurach mikrokanalizacji metodą wdmuchiwania pneumatycznego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 161 905 kabel światłowodowy przeznaczony do stosowania w łączności telekomunikacyjnej posiadający ośrodek, który stanowi centralny element nośny wykonany z laminatu z rozmieszczonymi wokół włóknami światłowodowymi umieszczonymi w osłonkach. Ośrodek tego kabla otoczony jest powłoką ochronną z polietylenu, do której przylega wewnętrzna warstwa wytrzymałościowa, którą stanowią wzdłużne pęczki włókien jedwabnych, splecionych jednowarstwowo, na której umieszczona jest warstwa dystansowa z polietylenu. Z kolei na tej warstwie dystansowej umieszczona jest warstwa wytrzymałościowa zewnętrzna, utworzona ze splotu ułożonych jednowarstwowo i wzdłużnie włókien aramidowych, przy czym całość otoczona jest powłoką zewnętrzną z polietylenu.

Z kolei, znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego wynalazku nr P-289829 telekomunikacyjny kabel optyczny składa się z ośrodka wyposażonego we włókna światłowodowe, na którym znajduje się wewnętrzna warstwa z materiału termoplastycznego. Pomiędzy warstwami wewnętrzną i zewnętrzną znajduje się ażurowa warstwa materiału dielektrycznego, przez którą przenika materiał z warstwy zewnętrznej do warstwy wewnętrznej i łączy je ze sobą wzajemnie.

Zarówno przytoczone wyżej jak i inne znane kable są instalowane w ochronnych rurach zwanych mikrokanalizacyjnymi, przy czym ze względu na duże opory przy ich instalowaniu oraz na dopuszczalne siły jakie można przyłożyć do mikrokabla, zasięg na jaki mikrokabel może zostać wprowadzony do tej mikrokanalizacji jest znacznie ograniczony. Jedyną dopuszczalną metodą instalowania mikrokabli w rurach mikrokanalizacji jest metoda wdmuchiwania pneumatycznego zwana także powietrzno-strumieniową.

Proces instalowania tą metodą polega na tym, że mikrokabel jest delikatnie wpychany do rurki mikrokanalizacji za pomocą urządzenia gąsiennicowego oraz strumienia sprężonego powietrza. W takim procesie instalowania mikrokabla na kabel działają wyłącznie siły tarcia powstające na styku między powłoką zewnętrzną kabla, a wewnętrzną ścianką mikrokanalizacji. Siły tarcia działające na kabel w procesie instalacji zależą od współczynników tarcia pomiędzy materiałami powłoki kabla i mikrokanalizacji, a zatem również od ich powierzchni styku. Zjawisko tarcia i wielkość siły tarcia mają ogromne znaczenie w przypadku instalacji lekkich mikrokabli, charakteryzujących się niewielką wytrzymałością mechaniczną w szczególności małą wytrzymałością na rozciąganie. Miniaturyzacja wymiarów konstrukcji lekkich mikrokabli pozwalająca na ograniczenie ich wymiarów geometrycznych co jest pożądane, powoduje równocześnie co jest niepożądane ograniczenie ilości użytych w nich materiałów wytrzymałościowych przekładające się na niższe parametry mechaniczne, w tym odporności na rozciąganie. Zasięg wdmuchiwania w przypadku takich delikatnych lekkich mikrokabli ogranicza siła tarcia, aż do momentu zrównania jej z dopuszczalną dla danego kabla siłą instalacyjną wynoszącą zwykle < 300N.

Ograniczenie zasięgu wdmuchiwania kabli stwarza konieczność zastosowania większej ilości złączy na linii światłowodowej, a to z kolei zwiększa koszty i czas instalacji linii światłowodowej oraz wpływa negatywnie na parametry transmisyjne takiej linii, gdyż zwiększana jest ilość spawów na długości linii światłowodowej.

Istniejące i stosowane obecnie rozwiązania obejmują mikrokanalizację (mikrorury) z warstwą poślizgową stosowaną wewnątrz rur mikrokanalizacji oraz mikrokanalizację z wewnętrzną warstwą niegładką na przykład ryflowaną. Wytworzenie mikrokanalizacji z dodatkową warstwą poślizgową lub niegładką wewnętrzną powierzchnią, zwiększa koszty inwestycji z zastosowaniem mikrokabli.

Ponieważ mała średnica lekkiego mikrokabla światłowodowego jest bardzo istotnym kryterium, szczególnie ze względu na ograniczenia wynikające z ilości wolnego miejsca w istniejącej kanalizacji, to w przypadku tych kabli nie jest możliwe stosowanie dodatkowych, poślizgowych powłok zewnętrznych.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie przytoczonych wyżej wad i niedogodności znanych rozwiązań kabli światłowodowych poprzez opracowanie nowej konstrukcji lekkiego mikrokabla światłowodowego pozwalającej także na:

- zmniejszenie powierzchni styku powłoki zewnętrznej tego mikrokabla z wewnętrzną powierzchnią rur mikrokanalizacyjnych oraz zapewnienie odpowiedniej sztywności konstrukcji tego mikrokabla w procesie wdmuchiwania go w te rury;

PL 229 355 Β1

- znaczne zwiększenie zasięgu instalacji tego mikrokabla w procesie wdmuchiwania go w rurę mikrokanalizacyjną w zakresie 1200-1500 m, a tym samym na znaczne zwiększenie efektywności jego właściwości instalacyjnych, poprzez zmniejszenie ilości złączy w linii światłowodowej, skracanie czasu instalacji tej linii, a zarazem obniżenie kosztów tej instalacji.

Zgodnie z wynalazkiem lekki mikrokabel światłowodowy posiadający centralny element wzmacniający z umieszczonym na nim ośrodkiem z włóknami światłowodowymi otoczonym powłoką ochronną charakteryzuje się tym, że skręcone rewersyjne sześć tulejek z włóknami światłowodowymi jego ośrodka osłonięte są szczelnie przylegającą do nich zewnętrzną powłoką o grubości 0,4-0,5 mm, wypełnioną w jej masie kulistymi mikrogranulkami szklanymi i o współczynniku tarcia ślizgowego pomiędzy tym mikrokablem, a rurą mikrokanalizacji wynoszącym 0,04-007. Korzystnym jest gdy koncentracja mikrowypełnienia kulistymi mikrogranulkami szklanymi w masie zewnętrznej powłoki ośrodka tego mikrokabla wynosi od 1 % do 30% objętościowo, w zależności od grubości tej powłoki, a mikrogranulki te mają średnice wynoszące od 0,04 mm do 0,3 mm oraz gładkie powierzchnie nie powodujące ścierania erozyjnego. Korzystnym jest także gdy zewnętrzna powłoka ośrodka tego mikrokabla wykonana jest z polietylenu o wysokiej gęstości wynoszącej od 0,94 do 0,96 g/cm² lub wykonana jest z poliamidu. Zastosowanie w lekkim mikrokablu światłowodowym powłoki wykonanej z polietylenu lub poliamidu o wysokiej gęstości, w których znajdują się szklane kuliste mikrogranulki o odpowiedniej koncentracji w ich masie pozwala na rozwinięcie powierzchni i kształtu powłoki tego kabla, które z kolei spowodują zmniejszanie powierzchni styku tej powłoki z zewnętrzną ścianką rur mikrokanalizacyjnych, a zarazem zmniejszenie współczynnika siły tarcia ślizgowego pomiędzy nimi podczas wdmuchiwania pneumatycznego tego kabla w rurę mikrokanalizacyjną.

Kulisty kształt mikrowypełnienia, obojętne chemicznie szkło materiału mikrogranulek, ich idealnie gładka powierzchnia niepowodująca ścierania erozyjnego, oraz duża ich trwałość zapewniają nadanie unikalnych cech rozbudowanej przestrzennie powierzchni powłoki mikrokabla, w tym także kształt mikro wypustek tych mikrogranulek wystających ponad powierzchnię plastikowej powłoki zwiększając efektywnie jego własności instalacyjne.

Poza tym powłoka mikrokabla według wynalazku dokładnie przylega do obwiedni ośrodka mikrokabla, zapewniając odpowiednią sztywność konstrukcji w procesie wdmuchiwania, poprzez zapobieganie przesunięciom elementów ośrodka mikrokabla względem siebie.

Proponowane rozwiązanie pozwala na zwiększenie zasięgu instalacji mikrokabla, przez zmniejszenie instalacyjnych sił tarcia wynikających ze zmniejszenia powierzchni styku powłoki mikrokabla z rurą mikrokanalizacji, umożliwiając w przypadku mikrokanalizacji ze środkami poślizgowymi osiągnięcie zasięgów instalacyjnych nieosiągalnych dotąd w tego typu instalacjach.

Dzięki wypełnieniu mikrogranulkami materiału powłoki jej powierzchnia zewnętrzna ulega rozwinięciu i zdeformowaniu z płaskiej w quasi-chropowatą z kulistymi mikrowypustkami odzwierciedlając na swej powierzchni kształt mikrokulek mikrowypełnienia. Odpowiednio dobrane średnice mikrogranulek, ich kształt idealnie okrągły i dobrana koncentracja w masie wytłaczanej powłoki mikrokabla oraz zastosowane parametry jej procesu wytłaczania pozwoliły osiągnąć zamierzony efekt quasi-chropowatości powierzchni powłoki zmniejszający w efekcie pole powierzchni styku mikrokabla ze ściankami mikrokanalizacji.

Pozwoliło to na zwiększenie długości wdmuchiwania lekkiego mikrokabla światłowodowego według wynalazku w rurę mikrokanalizacyjną o około 50% w porównaniu do stosowanych mikrokabli ze standardowymi powłokami bez mikrogranulek szklanych, tj. do długości wynoszącej od 1200 do 1500 m.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach jego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia lekki mikrokabel światłowodowy z powłoką z mikrowypustkami na jego powierzchni w przekroju poprzecznym, a fig. 2 ten sam lekki mikrokabel światłowodowy zaciągnięty do rury mikrokanalizacyjnej, którego powierzchnia powłoki zewnętrznej z mikrowypustkami - mikrogranulkami szklanymi przylega do wewnętrznej gładkiej powierzchni tej rury.

Przykład 1

Lekki mikrokabel światłowodowy pokazany na rysunku fig. 1 posiada ośrodek 1, który stanowi centralny element wzmacniający 2, wykonany z kompozytu utworzonego z włókna szklanego i żywicy poliestrowej oraz skręcony wokół niego rewersyjnie zestaw sześciu cienkościennych luźnych tulejek 3 o średnicy 1,0 mm, wewnątrz których umieszczone są po cztery włókna światłowodowe 4, otoczonych szczelnie przylegającą do nich powłoką 5 o grubości g = 0,5 mm, wykonaną z polietylenu o wysokiej

PL 229 355 Β1 gęstości wynoszącej 0,94 do 0,96 g/cm² typu PE-HD zapewniającego niski współczynnik tarcia tej powłoki na poziomie μ= 0,01, która wypełniona jest kulistymi mikrogranulkami szklanymi 6 o średnicy 0,3 mm i koncentracji w masie tej powłoki wynoszącej 30% objętościowo.

Przykład 2

W lekkim mikrokablu światłowodowym o budowie identycznej jak opisano w przykładzie pierwszym, jego powłokę 5 o grubości g = 0,4 mm wykonano z poliamidu (PA) wypełnionego szklanymi mikrogranulkami kulistymi o średnicy 0,04 mm i współczynniku tarcia na poziomie p = 0,07 i koncentracji w jej masie wynoszącej 1% objętościowo, przy czym granulki te posiadały idealnie gładką powierzchnię nie powodującą ścierania erozyjnego.

W obu przykładowych wykonaniach lekkiego mikrokabla światłowodowego zastosowano powłokę 5 wytłoczoną z polietylenu (HDPA) lub poliamidu (PA), do których to materiałów dodawano w procesie jej wytłaczania mikrowypełnienie granulkami szklanymi 6 przez mieszanie z uplastycznioną w wytłaczarce masą tych materiałów, lub mikrowypełnienie to dodawano do tego materiału powłoki 5 przez naniesienie mikrogranulek szklanych 6, na wychodzącą z głowicy wytłaczarki uplastycznioną masę w/w materiału bazowego tej powłoki.

Przykład 3

Lekki mikrokabel światłowodowy o budowie opisanej w obu przykładach jego wykonania metodą wdmuchiwania pneumatycznego zaciągnięto do okrągłej rury mikrokanalizacji 7 o długościach w zakresie 1200-1500 m, co pokazano na rysunku fig. 2.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Lekki mikrokabel światłowodowy do instalowania w rurach mikrokanalizacji posiadający centralny element wzmacniający z umieszczonym na nim ośrodkiem z włóknami światłowodowymi, otoczonym powłoką ochronną, znamienny tym, że skręcone rewersyjnie sześć tulejek (3) z włóknami światłowodowymi (4) jego ośrodka (1) osłonięte są szczelnie przylegającą do nich zewnętrzną powłoką (5) o grubości g - 0,4-0,5 mm, wypełnioną w jej masie kulistymi mikrogranulkami szklanymi (6) i o współczynniku tarcia ślizgowego pomiędzy tym mikrokablem, a rurą mikrokanalizacji (7) μ = 0,04-007.
2. 2. Lekki mikrokabel według zastrz. 1, znamienny tym, że koncentracja mikrowypełnienia kulistymi mikrogranulkami szklanymi (6) w masie zewnętrznej powłoki (5) wynosi od 1% do 30% objętościowo w zależności od grubości tej powłoki.
3. 3. Lekki mikrokabel według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kuliste mikrogranulki szklane (6) stanowiące mikrowypełnienie w masie zewnętrznej powłoki (5) mają średnice wynoszące od 0,04 mm do 0,30 mm oraz gładkie powierzchnie nie powodujące ścierania erozyjnego.
4. 4. Lekki mikrokabel według zastrz. 1, znamienny tym, że jego zewnętrzna powłoka (5) wykonana jest z polietylenu o wysokiej gęstości wynoszącej 0,94 do 0,96 g/cm².
5. 5. Lekki mikrokabel według zastrz. 1, znamienny tym, że jego zewnętrzna powłoka (5) wykonana jest z poliamidu.