PT872749E - Método de fabrico de um cabo de fibra óptica - Google Patents

Description

Descrição Método de fabrico de um cabo de fibra óptica A presente invenção está relacionada com o fabrico de cabos de fibra óptica que compreende uma ou mais fibras ópticas. 0 fabrico de tais cabos consiste essencialmente em dispor a ou as fibras ópticas num tubo de protecção que é cheio de seguida com uma massa viscosa na qual são imersas as fibras.

Uma das maiores dificuldades encontradas no fabrico de tais cabos, reside na fragilidade das fibras ópticas nas quais se deve evitar, na medida do possível, a colocação em tensão longitudinal excessiva no interior do tubo de protecção sob pena de haver deterioração das qualidades ópticas das fibras. É conhecido por atenuar essa dificuldade dando no momento do fabrico do cabo, um comprimento à fibra ligeiramente superior àquele do tubo de protecção. Essa diferença de comprimento entre o tubo e as fibras, pode-se situar entre 0,01% e 1%, de acordo com a construção e utilização futura do cabo.

Os cabos em questão são utilizados como cabos aéreos ou enterrados, e podem vantajosamente estar associados aos cabos de transporte de electricidade de alta tensão nos quais podem estar incorporados, em particular, no condutor de terra.

De acordo com um método de fabrico de tais cabos conhecidos do documento DE 2505621, efectua-se a extrusão à volta das 1/10 fibras ópticas de um tubo em material plástico que é de seguida rapidamente arrefecido para provocar a contracção longitudinal. Após o arrefecimento, o tubo em material plástico é bastante comprimido, quando as fibras ópticas que têm um fraco coeficiente de dilatação térmica relativamente àquele do material plástico, são pouco comprimidas. Então, encontram-se incorporadas num tubo estando livremente dispostas sem que sejam submetidas a nenhuma tensão longitudinal.

De acordo com esse documento anterior, um segundo tubo em material plástico é de seguida disposto à volta do primeiro, o diâmetro desse segundo tubo sendo francamente maior que aquele do primeiro tubo.

Por outro lado é conhecido pelo documento DE 2757786, o envolvimento de um tubo em material plástico com fibras ópticas, desenroladas de um carretel travado, de aquecer o conjunto para alongar, depois de o passar sobre um cabrestante de maneira a evitar por fricção mútua a deslocação relativa em comprimento das fibras e do tubo a jusante da posição de arrefecimento do tubo.

Por outro lado, através de outros documentos, nomeadamente por exemplo FR 2650081, EP0299123, US 4372792, US 5263239 e US 5555338, é conhecido o envolvimento das fibras ópticas de um tubo metálico, especialmente em aço eventualmente inoxidável. Esses métodos conhecidos, permitem obter cabos cuja estrutura é de uma grande solidez, tendo entretanto um grave inconveniente em que é muito difícil de obter a folga. Com efeito, se se tentar obter através do método térmico baseado na diferença dos coeficientes de dilatação, depara-se com a temperatura muito elevada na qual é necessário aquecer o metal, temperatura que pode ser 2/10 insuportável para as fibras. Se por outro lado, se se tenta resolver a dificuldade ao alojar o tubo metálico por tracção durante o periodo em que as fibras lá são colocadas, depois de afrouxar a tensão sobre o tubo, depara-se com o módulo de elasticidade muito elevado dos metais, com o risco de que o tubo não se rompa por consequência da força de tracção elevada que é então necessária. Imaginou-se outros métodos para resolver o problema da folga das fibras no caso dos tubos de protecção metálica, mas sempre houve o confronto com complicações extremas dos métodos a utilizar. A invenção tem por objectivo propor um método de fabrico de um cabo óptico e um cabo óptico realizado por esse método, que reúna as vantagens das propostas anteriores sucintamente acima descritas, sem apresentar os inconvenientes.

Por conseguinte, a invenção tem, antes de mais por objecto, um método de fabrico de um cabo óptico que compreende pelo menos uma fibra óptica colocada numa cobertura de protecção, que compreende dois tubos coaxiais, cujo tubo interior feito em material plástico contém a dita fibra, esse método que consiste em: - produzir um primeiro tubo em material plástico no qual está disposta pelo menos uma fibra óptica, a dita fibra óptica apresentando uma folga em relação ao comprimento do dito tubo, e - envolver o dito primeiro tubo de um segundo tubo, - o dito método sendo caracterizado pelo facto de que, o dito segundo tubo é realizado em metal 3/10 e por outro lado consiste em: - formar o dito segundo tubo à volta do primeiro tubo a partir de uma fita metálica cujas margens longitudinais são ajustadas progressivamente à volta do dito primeiro tubo sendo fixos um ao outro, e - apertar o dito segundo tubo contra o dito primeiro tubo.

Ao utilizar de acordo com a invenção, um primeiro tubo em material plástico no qual está ou estão dispostas a ou as fibras ópticas, pode-se obter relativamente e facilmente a folga desejada em relação ao tubo, enquanto que o segundo tubo em metal não sofreu de tratamento especial para obter essa folga. Esse segundo tubo servirá para assegurar a coerência estrutural do cabo e esse com uma grande eficácia do facto que existe um contacto intimo entre os dois tubos. Por outro lado, durante a soldadura do tubo exterior, as fibras são protegidas do calor e não podem ser danificadas por um instrumento de soldadura.

Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão mais aparentes no decorrer da descrição que se segue, dada unicamente a título de exemplo e faz-se ao referir-se aos desenhos em anexo, nos quais: - a figura 1 é uma vista em corte radial de um cabo obtido pelo método de fabrico de acordo com a invenção; - as figuras 2a a 2C mostram uma vista esquemática em elevação de uma instalação para a implementação do método de fabrico de acordo com a invenção que permite fabricar um cabo óptico de acordo com a figura 1; e 4/10 - as figuras 3a e 3b representam uma vista em plano dessa instalação. 0 exemplo de realização preferida de um cabo óptico de acordo com a invenção, está representado na figura 1. Compreende uma pluralidade de fibras ópticas 1, aqui novas fibras, submersas numa massa viscosa 2 tal como um gel com silicones. Este conjunto enche inteiramente o espaço cilíndrico interior de uma cobertura de protecção. De acordo com a invenção, isto pode compreender um primeiro tubo 3 em material plástico que no presente exemplo, é envolvido por uma camada 4 de adesivo endurecido envolvido à sua volta coaxialmente por um segundo tubo exterior 5 em metal. Esse último é tornado interdependente do primeiro tubo em material plástico 3 após o endurecimento do adesivo da camada 4. Notar-se-á entretanto, que em certas condições, pode-se dispensar a utilização da camada adesiva 4 . 0 número de fibras ópticas envolvidas na massa viscosa 2 pode ser qualquer um; não depende senão de possibilidades tecnológicas oferecidas e exigências de emprego do cabo óptico considerado. A espessura da parede do primeiro tubo 3 em matéria plástica pode ser escolhida entre 0,2 e 2mm, um valor preferido sendo de 0,5mm. O material do qual é feito o primeiro tubo 3, pode ser escolhido de entre os materiais plásticos resistentes às altas temperaturas, os materiais seguintes sendo considerados: PBT, PA, PP e PC, por exemplo. O adesivo da camada 4 pode ser aplicável com cola ao calor e endurece por meio de aquecimento. Um exemplo de cola 5/10 utilizável é aquela fabricada pela Société Mitsui com a marca ADMER.

Quanto ao segundo tubo metálico 5, é realizado de preferência num metal resistente à corrosão como o alumínio, o cobre, o titânio, o aço inoxidável, o aço, galvanizado ou tornado resistente à corrosão de uma outra maneira, e outros metais análogos. A escolha do metal do segundo tubo 5 é ditado essencialmente pelo facto de que deve resistir à corrosão, que se arrisca de aparecer na altura em que o cabo é utilizado em conjunto com os condutores eléctricos realizados num metal diferente, isto podendo ser o caso nas linhas de alta tensão por exemplo. Assim, é preferível utilizar o aço inoxidável para o tubo 5, que será coberto por uma camada de alumínio, se os condutores eléctricos da linha forem em alumínio, por exemplo. A espessura da parede do segundo tubo 5 pode ser escolhida entre 0,08 e lmm por exemplo, um valor preferido sendo de 0,3mm.

Conforme o método da invenção (as figuras 2a a 3b), as fibras 1 são desenroladas de um carretel 6 que as mantém sob uma tensão constante. O material plástico é extrudado numa máquina de extrusão 7 e passada numa fieira 8 na qual é formado o primeiro tubo 3. As fibras 1 são enfiadas nessa fieira 8.

Um adesivo de alta temperatura é fundido numa outra máquina de extrusão 9 e depositado no primeiro tubo 3 que acaba de ser formado. O adesivo pode eventualmente ser co-extrudado sendo introduzido no primeiro tubo 3 durante a passagem na fieira 8. 6/10

Depois, um posto de injecção 10 (figura 3a) injecta no espaço interno do primeiro tubo 3, a massa viscosa 2 de forma a enchê-lo por completo e evitar assim toda a penetração de humidade nesse primeiro tubo 3. O conjunto assim obtido deixa a fieira 8 e passa sucessivamente numa primeira calha de arrefecimento 11, num dispositivo de tracção 12, depois numa calha de arrefecimento 13 onde o arrefecimento se pode processar. Nas duas calhas de arrefecimento 11 e 13, o primeiro tubo 3 sofre uma contracção longitudinal determinada pela diferença das temperaturas a montante e a jusante dessas calhas. Por esse facto, as fibras 1 apresentam uma certa folga em relação ao tubo 3.

Após ter passado numa instalação de medida 14, o conjunto do primeiro tubo 3, fibras 1 e gel 2 passa de novo num dispositivo de tracção 15. Entre os dispositivos de tracção 12 e 15, a tensão do primeiro tubo 3 é mantida a um valor constante. A instalação de medida 14 compreende uma unidade de medida de tensão 16 que controla os dispositivos de tracção 12 e 15, uma unidade 17 de medida e de vigilância de diâmetro destinado a medir o diâmetro do primeiro tubo 3 afim de manter esse diâmetro com um valor calibrado predeterminado, assim como uma unidade 18 de medida da velocidade de desbobinagem do primeiro tubo 3 à saida da segunda calha de arrefecimento 13.

Uma outra medida é efectuada a montante da fieira 8 para fazer subir a velocidade de desbobinagem das fibras ópticas 1 nesse sítio. As medidas de velocidade das fibras 1 e do tubo 3 após a fieira 8 e na instalação 14 podem ser realizadas através de um dispositivo de medida a laser com 7/10 alta precisão cuja precisão pode ser na ordem dos 0,002%. A partir das duas velocidades elevadas, os dispositivos de medida são capazes de determinar a informação entre os comprimentos do tubo 3 e das fibras 1 situadas entre eles. A informação calculada é constantemente comparada a uma informação de instrução que pode ser de 0,2% por exemplo. Em caso de desvio constatado em relação a esse valor de instrução, um sinal de comando é criado que é aplicado ao carretel 6 para modificar a tensão longitudinal aplicada às fibras 1 num sentido que transporta a informação de comprimento com o valor de instrução.

No passado, descreveu-se a titulo de exemplo um método térmico de obtenção da folga das fibras 1 em relação ao tubo 3. Entretanto, será notado que essa folga pode igualmente ser obtida através de um método mecânico que consiste em submeter o tubo 3 com uma tracção mecânica durante o periodo em que as fibras 1 lá são introduzidas, a tracção mecânica sendo descarregada após essa introdução.

Uma fita metálica destinada a formar o segundo tubo 5 do cabo óptico é desenrolada alternativamente de dois carretéis 19a e 19b (ver figuras 2c e 3a). Esses carretéis alimentam um posto de soldadura transversal 20 que permite juntar a extremidade traseira de uma fita metálica já no decurso da passagem na instalação e vindo de um dos carretéis, na extremidade antes de uma segunda fita metálica que vai passar na instalação e que é desenrolada do segundo carretel. O posto de soldadura transversal 20 é seguido de um acumulador 21 destinado a armazenar dinamicamente um certo comprimento de fita, afim a que a soldadura transversal se possa efectuar quando as duas extremidades de fita a unir estão imóveis. 8/10

Os carretéis 19a e 19b, o posto de soldadura transversal 20 e o acumulador 21 são colocados lateralmente em relação ao trajecto principal do conjunto formado pelas fibras 1, o gel 2 e o primeiro tubo 3 em material plástico. A fita ao deixar o acumulador 21 é, por conseguinte, levada sobre as duas referências de ângulo 22a e 22b para ser introduzida nessa trajectória principal (figura 3b) . Naturalmente, não se trata aqui de um exemplo de implementação do método de invenção, outras disposições dos diversos componentes de instalação, podendo ser previstas sem sair do quadro da invenção. A primeira operação que a fita sofre é um alargamento num posto 23 de corte continuo. Depois, a fita é deformada progressivamente no posto de enformação 24 no qual é primeiro deformada para constituir um segundo tubo 5 à volta do primeiro tubo 3. Depois, esse segundo tubo é soldado longitudinalmente de ponta a ponta como indica a referência 25 na figura 1 num posto de soldadura 26 colocado sucessivamente do posto de enformação 24. O posto de soldadura 26 pode ser do tipo a laser, por exemplo. O segundo tubo 5 é de seguida apertado ou reduzido em diâmetro num posto de calibragem 27 podendo ser formado por um calibrador de rolos ou fieira. A calibragem tem como efeito que o segundo tubo 5 seja estritamente aplicado contra a parede exterior do primeiro tubo 3, mais precisamente em contacto intimo com a camada de adesivo 4 que reveste exteriormente o primeiro tubo 3.

De seguida, o conjunto passa num dispositivo 28 de aquecimento de alta-frequência que permite aquecer o segundo tubo 5 numa medida tal que a camada de adesivo 4 se derrete e se liga à superfície interna do segundo tubo 5. 9/10

Eventualmente, o conjunto pode então vantajosamente sofrer uma outra operação de atarraxamento num posto de calibragem 29 para sofrer uma nova redução de diâmetro afim de preparar o cabo no seu diâmetro nominal. 0 cabo terminado é então conduzido num dispositivo de corte em comprimentos 30, depois num rolete 31.

As vantagens principais do método que se acaba de descrever residem essencialmente num muito bom domínio da folga, vantagem à qual se junta uma muito boa solidez do cabo devido à presença do segundo tubo em metal. Além disso, durante a operação de soldadura do segundo tubo 5, as fibras não arriscam nenhuma deterioração porque são separadas do segundo tubo pelo primeiro tubo. É como funciona, mesmo se a soldadura levar à formação de um rebordo de soldadura no interior do segundo tubo. O segundo tubo pode por outro lado ter protecção intrínseca contra a corrosão (cobre, alumínio, etc) ou ser protegido por uma camada de revestimento que pode ser tal que a soldadura se possa efectuar directamente sem tratamento prévio especial. Isto é particularmente vantajoso, na altura em que o cabo de acordo com a invenção é integrado num cabo mais complexo que compreende outros elementos metálicos, por exemplo condutores eléctricos, um tal cabo sendo frequentemente utilizado nas linhas de alta tensão.

Por fim, todos os equipamentos utilizados no método da invenção são clássicos em si, o que facilita a sua implementação com um preço razoável.

Lisboa, 10/10

Claims (12)

1. Reivindicações 1. Método de fabrico de um cabo óptico que compreende pelo menos uma fibra óptica (1) colocada numa cobertura de protecção que compreende dois tubos coaxiais (3,5), cujo tubo interior (3) feito em material plástico contém a dita fibra (1), esse método consiste em: - produzir um primeiro tubo (3) no qual está disposto pelo menos uma fibra óptica (1), a dita fibra óptica apresentando uma folga em relação ao dito primeiro tubo (3), e - envolver o dito primeiro tubo (3) de um segundo tubo (5), Esse método sendo caracterizado pelo facto de que: - o dito segundo tubo (5) é realizado em metal, e pelo facto de que consiste além disso - em formar o dito segundo tubo (5) à volta do dito primeiro tubo (3) a partir de uma fita metálica cujas margens longitudinais são ajustadas progressivamente à volta do dito primeiro tubo (3) sendo fixos um ao outro, e - em apertar o dito segundo tubo (5) contra o dito primeiro tubo (3).
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que as margens longitudinais do dito segundo tubo (5) são fixas uma à outra através de soldadura (25).
3. 3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo facto de que o dito segundo tubo (5) 1/4 é realizado num metal escolhido de entre o alumínio, o cobre, o titânio e o aço, eventualmente inoxidável ou galvanizado.
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de que consiste em revestir, se assim for, o dito segundo tubo (5) de uma camada de protecção contra a corrosão, de preferência em alumínio.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de que consiste igualmente em aplicar uma camada de adesivo (4) na superfície exterior do dito primeiro tubo (3) , a dita operação de contracção provocando a adesão entre eles dos ditos primeiro (3) e segundo (4) tubo.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de que consiste igualmente, durante a operação de contracção, aquecer o dito segundo tubo (5) para fazer derreter o dito adesivo (4).
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de que consiste por outro lado apertar de novo o dito segundo tubo (5) consecutivamente à dita operação de aquecimento, até à obtenção do seu diâmetro nominal.
8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de que consiste em: - extrudar à volta da dita fibra (1) o dito primeiro tubo em material plástico (3) durante o período em que a dita fibra (1) é submetida a uma tracçâo longitudinal; e 2/4 - submeter o conjunto da dita fibra (1) e o dito primeiro tubo (3) com um tratamento térmico de arrefecimento para obter a dita folga.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de que consiste por outro lado: - medir a velocidade de desbobinagem da dita fibra (1) num primeiro ponto situado a montante do ponto de extrusão do dito primeiro tubo (3) para obter um primeiro valor de velocidade, - medir a velocidade de desbobinagem do dito primeiro tubo (3) num segundo ponto situado a jusante da execução do dito tratamento térmico para obter um segundo valor de velocidade, - calcular a partir das ditas velocidades de desbobinagem, os comprimentos da dita fibra (1) e o dito primeiro tubo (3) entre os ditos primeiro e segundo pontos, estabelecer a informação entre os dois comprimentos calculados para obter uma informação de comprimentos medidos; - gerar um valor de instrução de informação de comprimento; - comparar a dita informação de instrução com a dita informação medida; e - corrigir a tensão longitudinal na dita fibra (1) , na altura em que a dita informação medida se desvia da dita informação de instrução, num sentido anulando o dito desvio. 3/4
10. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de que consiste por outro lado em aplicar uma tensão longitudinal ao dito primeiro tubo (3) durante e/ou após o dito tratamento térmico, num sentido oposto àquele da tensão aplicada à dita fibra (1).
11. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de que consiste em: - submeter o dito primeiro tubo (3) a uma tracção mecânica durante o período em que a dita fibra (1) lá é introduzida, a tracção mecânica sendo descarregada após essa introdução.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de que uma camada de adesivo (4) é interposta entre os ditos primeiro e segundo tubo (3,5). Lisboa, 4/4