專利名稱：具有接納光纖的護(hù)套管道的光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有被環(huán)形連續(xù)護(hù)套或外皮圍繞的中心加強(qiáng)件的光纜，在護(hù)套中至少有一個(gè)可以接納光纖的縱向延伸的腔或管道，利用人力可以使護(hù)套與加強(qiáng)件分離。
背景技術(shù)：
人們已廣泛地采用光纜作為中繼線路或圍繞城市的環(huán)線。這種光纜的設(shè)計(jì)是基于長途傳輸和城市環(huán)路的要求，而光纖的數(shù)目是高的，即，24條至864條光纖和更高的光纖數(shù)目。因?yàn)殚L距離應(yīng)用是最普遍的，重點(diǎn)是盡量減小信號(hào)損失。在設(shè)計(jì)中考慮的其他因素是在接入，拼接和存放期間容易地管理大量的光纖。一般地說，它不涉及單根光纖的接入，因?yàn)槠唇油ǔＪ窃诠饫|的終端完成的，或拼接操作涉及幾條光纖的分支。
一種普通的光纜設(shè)計(jì)稱之為扭絞式松包套光纜。例如，見USPatent No.5,390,273。在這種光纜中，有多個(gè)塑料管圍繞的中心加強(qiáng)件，在每個(gè)塑料管中寬松地放置多條光纖，它們是按照螺旋式或S-Z方式被纏繞的。塑料管和加強(qiáng)件的周圍是護(hù)套或外皮，它可以包括一層或多層塑料或塑料和金屬。這種光纜給光纖提供良好的保護(hù)，而當(dāng)光纖的數(shù)目很多時(shí)，需要加強(qiáng)光纖的組織，因?yàn)檫@些光纖被分配在幾個(gè)管子中，例如，6根管子。然而，當(dāng)光纖的數(shù)目很少時(shí)，例如，2條至12條光纖，就不需要多個(gè)管子，它不但使成本增加，而且對(duì)于給定的光纜尺寸，光纜內(nèi)的空間沒有被充分利用。
另一種普通光纜的設(shè)計(jì)稱之為中心松包套光纜。例如，見USPatent No.5,509,097。在這種光纜中，例如，在塑料制成的中心位置管子中寬松地放置多條光纖，并可以抵抗伸張力和收縮力，加強(qiáng)件的設(shè)置是沿徑向向外，它通常是在護(hù)套或外皮內(nèi)。加強(qiáng)件可以是線紗，它不能有效地抵抗收縮力，或加強(qiáng)件可以是堅(jiān)實(shí)的棒，它可以抵抗伸張力和收縮力。
與扭絞式松包套光纜比較，中心松包套光纜對(duì)光纖提供較少的保護(hù)，但它的尺寸較小，而且較容易地接入光纖。然而，對(duì)光纜基本操作的要求是，可以使光纖容易拼接或連接到其他裝置，當(dāng)管子被打開時(shí)，所有的光纖被暴露，若僅需要拼接單根光纖，則這種情況是不理想的，由于多條光纖是在一根管子中，對(duì)它們的識(shí)別是更加困難，且由于加強(qiáng)件所在的位置，所以，光纜是不柔軟的。
另一種在美國較不普遍的光纜設(shè)計(jì)稱之為骨架式光纜。例如，見US Patent No.5,193,134。在這種光纜中，有一個(gè)包含中心加強(qiáng)件的芯，加強(qiáng)件的周圍是一層塑料，其徑向厚度足以形成縱向縫隙或凹槽，在每個(gè)縫隙或凹槽中可以寬松地放置多條光纖?？p隙是從芯向外打開，并閉合在護(hù)套或外皮的成品光纜上，用于形成光纖的管道。這種光纜有類似于中心松包套光纜的特征，但是它們難以制造，因?yàn)楣饫w是由光纖放線裝置送入到預(yù)制縫隙中。在光纖被送入到時(shí)，放線裝置必須精確地跟隨該芯中的縫隙，與此同時(shí)，對(duì)光纖保持精確的張力控制。若縫隙是S-Z縫隙，則這種條件是特別困難的，或現(xiàn)有技術(shù)中熟知的交替方向縫隙對(duì)于中跨距接入光纖是理想的。
在光纜中僅有很少光纖時(shí)使用骨架式光纜的一個(gè)問題是，僅可以略微減小芯的直徑。因此，圍繞加強(qiáng)件的塑料層必須有這樣的厚度，它不但提供徑向深度的縫隙和環(huán)形寬度，足以寬松地放置光纖，而且還提供縫隙向內(nèi)的環(huán)形連續(xù)的塑料部分，可以防止縫隙側(cè)壁的分離并保持這種側(cè)壁的空間距離。考慮到后者的情況，該塑料層有最小的徑向厚度，它大于提供光纖縫隙所需的徑向厚度。
由于在以上描述的設(shè)計(jì)中使用稱之為緩沖管的管子或縫隙是為了保護(hù)光纖，這種設(shè)計(jì)沒有利用“緊包緩沖層”光纖。如此處所使用的，“緊包緩沖層”光纖是指這樣的光纖，除了在制造光纖時(shí)通常所加上的各層以外，還有接觸層或保護(hù)材料層，例如，聚合物材料。這種保護(hù)層可以增加光纖的外徑，從典型的數(shù)值0.25mm增大到約0.6mm至約0.9mm。緊包緩沖層光纖在本領(lǐng)域中是熟知的，由于存在緊密包圍的各層，在操作這種光纖時(shí)不需要其他的保護(hù)，例如，在一段暴露的光纖長度上的緩沖管或保護(hù)套。
在以上描述的所有光纜設(shè)計(jì)中，該光纜通常包含塑料外護(hù)套。為了給護(hù)套提供所需的物理特性，通常是，它必須有大于光纖直徑的徑向厚度。
為了高速接入用戶的設(shè)備，例如，在用戶的家庭或辦公室中，到已經(jīng)安裝成干線或饋線光纜的光纜中，我們需要一種簡(jiǎn)單，相對(duì)廉價(jià)和容易制造的光纜。它可用于連接用戶到上述的大容量和高速光纜。這種光纜往往稱之為光纖到家(FTTH)光纜。FTTH光纜通常不需要有多于12條光纖，并可以僅有1條光纖，且通常是相對(duì)地短，因此，信號(hào)損失不是一個(gè)重要的因素。然而，F(xiàn)TTH光纜應(yīng)當(dāng)有較大，長距離光纜的其他特性，例如，容易操作，容易接入到光纖，容易連接光纖到其他的裝置，合適的光纖保護(hù)，柔軟性并適合于承受室外的溫度。此外，接入單根光纖應(yīng)當(dāng)是方便的，它不會(huì)降低光纜中其他光纖的安全性。根據(jù)UK Patent Application GB 2,114,771A，我們知道，在護(hù)套中形成縱向延伸的隔箱，在每個(gè)隔箱中可以寬松地放置一根光纖或一束光纖。然而，此處公開的光纜作為FTTH光纜是不令人滿意的，因?yàn)樽o(hù)套被粘接到加強(qiáng)件，或與圍繞加強(qiáng)件的一層橡膠或塑料形成整體，，因此，利用人力不能容易地使護(hù)套與加強(qiáng)件分離，而且還因?yàn)閺墓饫|的外部不能容易地確定放置光纖的隔箱位置。
根據(jù)以上描述的現(xiàn)有技術(shù)光纜，顯而易見，上述長距離光纜不能提供FTTH光纜所需的特性。使用中心加強(qiáng)件可以提供強(qiáng)度和柔軟性的要求，但是，若扭絞式松包套或骨架式光纜需要一定尺寸的塑料層，則光纜的直徑變得很大，并需要大量的塑料。應(yīng)當(dāng)記住，用作加強(qiáng)件芯的元件直徑僅為3-5mm，如果它不接觸光纖，如果它不提供用于接納光纖的縫隙，或如果它不提供用于接納緩沖管的模板，則可以省略圍繞該元件的塑料層或“上護(hù)套”。若光纖接觸加強(qiáng)件(芯元件和塑料層)，則與松包套或骨架式光纜的塑料層厚度比較，該塑料層可以相對(duì)地薄。

發(fā)明內(nèi)容
在研究FTTH光纜和現(xiàn)有技術(shù)光纜的要求之后，我們發(fā)現(xiàn)，利用塑料護(hù)套圍繞中心加強(qiáng)件，可以提供有所需特征的FTTH光纜，塑料護(hù)套有環(huán)形連續(xù)的表面部分(outer portion)并在該表面部分與加強(qiáng)件中間的護(hù)套中包含縫隙，它們形成用于接納光纖的主要部分管道，而且還確保在各個(gè)縫隙之間并在中心加強(qiáng)件上的部分護(hù)套可以容易地利用人力拉斷，或與中心加強(qiáng)件分離。
本發(fā)明的光纜是緊致的和柔軟的，并給光纖提供良好的保護(hù)。本發(fā)明光纜的光信號(hào)傳輸性質(zhì)是優(yōu)良的，且可以快速和容易地接入光纖。本發(fā)明的光纜可用于室內(nèi)和室外。材料成本是相對(duì)地低廉，且制造過程是相對(duì)地簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的光纜有中心加強(qiáng)件，最好是，中心加強(qiáng)件有高的抗拉強(qiáng)度，可以抵抗加到光纜上的拉力，并能抵抗縱向的壓力，從而防止光纜在溫度下降時(shí)的收縮。加強(qiáng)件可以是鋼絲或環(huán)氧浸漬的玻璃纖維或玻璃棒，和任選地，加強(qiáng)件可以包括被塑料層，擋水膠帶層，或這種塑料層上的這種膠帶層覆蓋的鋼絲或棒。這種層不必有如同在骨架式光纜中形成縫隙和凹槽(以下稱之為“縫隙”)的足夠厚度。如此處所使用的，“加強(qiáng)件”是指有或沒有一個(gè)或多個(gè)這種層的鋼絲，棒或玻璃纖維。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光纜中，中心加強(qiáng)件的周圍是有縱向縫隙的管狀塑料護(hù)套，它的開口朝向加強(qiáng)件，用于接納一條或多條光纖。護(hù)套的內(nèi)表面與外表面之間的徑向距離大于縫隙的徑向尺寸，而每個(gè)縫隙閉合在加強(qiáng)件的徑向內(nèi)側(cè)。換句話說，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，縫隙的壁以及加強(qiáng)件的外表面形成縱向管道，其中可以寬松地或可滑動(dòng)地接納光纖，即，管道橫截面積的選取是考慮到管道中光纖(有涂層)的總橫截面積，因此，光纖不會(huì)被高達(dá)600磅的光纜拉力或光纜在存放或使用時(shí)的溫度變化而造成損壞。例如，管道的橫截面積可以大于該管道內(nèi)光纖(有涂層)橫截面積的1％至10％。
縫隙可以有各種橫截面形狀，但最好是，遠(yuǎn)離加強(qiáng)件的至少部分縫隙壁是弧形。每個(gè)縫隙與環(huán)形相鄰的縫隙之間有間隔，因此，護(hù)套材料可以使各個(gè)縫隙互相隔開。
若縫隙或管道是可滑動(dòng)地而不是寬松地接納光纖，則可以減小光纜的直徑，但是在這種情況下，最好是，光纖是緊包緩沖層光纖以避免光纖損壞。若使用緊包緩沖層光纖，則光纖的操作，拼接以及與其他裝置的連接也是比較容易，因?yàn)樵趶目p隙或管道中取出光纖時(shí)，這些光纖是受到保護(hù)的。
縫隙或管道可以圍繞加強(qiáng)件呈螺旋式延伸，但最好是，縫隙或管道圍繞加強(qiáng)件是以S-Z扭絞或交替扭絞方式延伸的。若光纖不是緊包緩沖層型光纖，則縫隙或管道的尺寸大于其中光纖的橫截面尺寸，因此，這些光纖在管道中是寬松的。若光纖是緊包緩沖層型光纖，則縫隙或管道的尺寸可以是這樣的，光纖可以寬松地放置在其中，或可以是這樣的尺寸，縫隙或管道的壁與光纖的保護(hù)層是滑動(dòng)嚙合，從而允許光纖相對(duì)于護(hù)套有縱向運(yùn)動(dòng)。每個(gè)縫隙或管道通常至少放置一條光纖，但不超過12條光纖。雖然可以是僅有一個(gè)縫隙或管道，最好是有多于一個(gè)縫隙或管道，但不超過12個(gè)縫隙或管道。若有多于一個(gè)縫隙或管道，則這些縫隙或管道圍繞加強(qiáng)件呈等間隔的環(huán)形分布。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在環(huán)形圍繞縫隙并在加強(qiáng)件上的部分護(hù)套不是通過與加強(qiáng)件的粘接或與加強(qiáng)件形成整體連接到加強(qiáng)件，因此，如果需要，為了在光纜的一端暴露所有的光纖，在沿徑向的相對(duì)線上縱向切割護(hù)套之后，可以容易地從加強(qiáng)件上剝下護(hù)套。然而，這部分護(hù)套可以微弱地粘接到加強(qiáng)件，從而可以容易地利用人力使護(hù)套與加強(qiáng)件分離，且這個(gè)部分至少是利用摩擦力嚙合加強(qiáng)件，可以防止護(hù)套的縱向運(yùn)動(dòng)以及這個(gè)部分護(hù)套相對(duì)于加強(qiáng)件的圓周運(yùn)動(dòng)。因此，這個(gè)部分護(hù)套與加強(qiáng)件之間的粘接最好是這樣的，在這個(gè)部分護(hù)套和加強(qiáng)件之間界面上，利用人力可以容易地分開這個(gè)部分護(hù)套和加強(qiáng)件，而不會(huì)使護(hù)套斷裂或損壞在該界面附近的加強(qiáng)件材料。若加強(qiáng)件的外表面是金屬或未涂敷的環(huán)氧浸漬玻璃纖維，則這部分的塑料護(hù)套可以與它粘接，但是利用所需的人力可以實(shí)現(xiàn)護(hù)套與加強(qiáng)件的分離。若加強(qiáng)件的外表面是塑料，則利用護(hù)套的塑料實(shí)現(xiàn)護(hù)套與加強(qiáng)件的所需可分離性，其中護(hù)套的塑料沒有粘接或僅僅微弱地粘接到加強(qiáng)件外表面上的塑料，或利用現(xiàn)有技術(shù)中熟知的防粘劑，可以涂敷在加強(qiáng)件外表面上的塑料，并用于防止這兩種塑料之間的強(qiáng)粘接。
環(huán)形圍繞縫隙并嚙合加強(qiáng)件的部分護(hù)套之間的粘接，或這個(gè)部分與加強(qiáng)件之間的摩擦力應(yīng)當(dāng)是足夠大，不但可以抵抗護(hù)套相對(duì)于加強(qiáng)件的縱向運(yùn)動(dòng)，它是由于溫度變化造成的膨脹和收縮造成的，而且還可以防止這個(gè)部分相對(duì)于加強(qiáng)件的圓周運(yùn)動(dòng)，其中縱向切割發(fā)生在縫隙的徑向護(hù)套上，用于接入縫隙中的光纖。因此，為了保護(hù)與開口縫隙相鄰的縫隙中的光纖，與開口縫隙相鄰的部分護(hù)套應(yīng)當(dāng)保持與加強(qiáng)件的接觸。
作為上述利用人力可以容易地使護(hù)套與加強(qiáng)件的分離技術(shù)的另一種方案，所述部分護(hù)套有與加強(qiáng)件的連接，該連接是相對(duì)地較強(qiáng)，其中在每個(gè)部分連接加強(qiáng)件的附近，每個(gè)部分的環(huán)形尺寸是這樣的，它提供相對(duì)于上述加強(qiáng)件的縱向和圓周運(yùn)動(dòng)阻力，但允許在從加強(qiáng)件上沿加強(qiáng)件的徑向剝下護(hù)套時(shí)，可以利用人力相對(duì)容易地使該部分護(hù)套斷裂。例如，在護(hù)套與加強(qiáng)件連接的地方和護(hù)套和加強(qiáng)件的外層是由聚乙烯制成的情況下，每個(gè)部分的圓周尺寸可以是約0.1mm至約0.5mm，最好是約0.1mm至約0.3mm，它可以形成一條較弱的線，因此，在利用人力并在加強(qiáng)件的徑向拉伸護(hù)套時(shí)，在加強(qiáng)件附近可以容易地使護(hù)套斷裂。
最好是，至少在縫隙或管道內(nèi)沒有被光纖占領(lǐng)的某些空間，有干的擋水或吸水材料，例如，已知類型的水溶漲粉末或化合物或線紗。
或者，加強(qiáng)件和/或護(hù)套的塑料層可以包含水溶漲化合物和/或利用水溶漲化合物涂敷光纖。當(dāng)光纖是利用水溶漲化合物涂敷時(shí)，該光纖不太可能粘貼到護(hù)套或加強(qiáng)件的塑料層上。
若光纖是緊包緩沖層型光纖，則可以降低或消除光纖與護(hù)套和加強(qiáng)件的粘接力，其中利用加干的粉末到光纖上，例如，滑石粉，或選取護(hù)套的塑料不同于光纖外層的塑料，例如，不容易互相粘貼的塑料，或有不同熔點(diǎn)的塑料，緊包緩沖層光纖的外層有較高的熔點(diǎn)溫度，或施加已知類型的防粘劑，例如，聚四氟乙烯防粘劑，在光纖插入到縫隙或管道之前或期間施加防粘劑到光纖上。
最好是，護(hù)套的外表面上有標(biāo)記，可以識(shí)別縫隙或管道在護(hù)套中的位置。這種標(biāo)記可以是不同顏色的塑料條紋，它不同于護(hù)套的塑料顏色，這些條紋是在護(hù)套內(nèi)的縫隙或管道位置之后。為了區(qū)分縫隙或管道，每個(gè)條紋可以有不同于其他條紋的顏色。或者，標(biāo)記可以是在外表面上的凹槽，這些凹槽是在縫隙或管道的位置之后。這種凹槽可以是微弱的線條，利用切割工具在切割護(hù)套時(shí)去掉護(hù)套和/或管道。
通常，上述本發(fā)明的光纜結(jié)構(gòu)可以給FTTH光纜中的光纖提供合適的保護(hù)。然而，如果需要，護(hù)套的周圍可以是某種類型外皮，它可以提供進(jìn)一步的保護(hù)，免遭破碎力，侵蝕性物質(zhì)等的影響。例如，該外皮可以是光滑或帶皺紋的金屬外皮，并可以提供一個(gè)電接地導(dǎo)體。此外，該外皮可以是機(jī)械加強(qiáng)的介質(zhì)材料。


圖1-4是本發(fā)明在垂直于光纜軸上的光纜剖面圖；圖5是圖4所示光纜的透視圖；圖6是圖2所示光纜的改進(jìn)形式的分段放大剖面圖；圖7是分段放大的剖面圖，它說明其中有緊包緩沖層光纖和擋水線紗的護(hù)套縫隙；圖8是圖3所示光纜在凹槽處被切開護(hù)套之后并從加強(qiáng)件中利用人力拉開每個(gè)切開側(cè)面以暴露光纖的光纜部分透視圖；和圖9和10是圖1所示實(shí)施例改進(jìn)光纜的分段放大剖面圖，其中光纜護(hù)套的材料和加強(qiáng)件的上護(hù)套材料是相同的，并利用加強(qiáng)件上護(hù)套連接光纜護(hù)套。
具體實(shí)施例方式
圖1-4表示分別包含8，6，4和2條光纖的本發(fā)明實(shí)施例的光纜剖面圖。該光纜可以包含更多或更少的光纖，但通常是包含不多于12條光纖或不少于2條光纖。
圖1-4中所示光纜1-4中的每條光纜有管狀護(hù)套5，它是利用現(xiàn)有技術(shù)中普通的塑料制成，例如，聚氯乙烯或聚乙烯。由于本發(fā)明的光纜可用于室內(nèi)和室外，最好是，該塑料滿足美國國家電氣規(guī)程(National Electric Code)關(guān)于厚度和火焰?zhèn)鞑ヒ蟮乃芰希约爱a(chǎn)生低的的煙霧。例如，見US Patent No.5,390,273。
最好是，護(hù)套5的外表面直徑是盡可能保持很小，它與光纖的所需保護(hù)和以下描述的護(hù)套縫隙的所需尺寸一致。例如，光纜1的外表面直徑可以是約7.9mm，而光纜2-4的外表面直徑可以是約6.9mm。
圖1表示在護(hù)套5的8個(gè)縫隙7中的上述類型8條緊包緩沖層光纖6，這些縫隙是向內(nèi)開放到加強(qiáng)件8。例如，每條緊包緩沖層光纖6可以有被一個(gè)或多個(gè)折射層圍繞的玻璃芯，而折射層的周圍是一個(gè)或多個(gè)保護(hù)材料制成的保護(hù)層，例如，聚合物材料。每條光纖6的外直徑可以是約0.6mm至約0.9mm的數(shù)量級(jí)。護(hù)套5的壁是從加強(qiáng)件8沿徑向延伸到護(hù)套5的外表面，而護(hù)套5的塑料形成每個(gè)縫隙7的壁，并設(shè)置在縫隙7與護(hù)套5的外表面之間。護(hù)套5的表面部分9嚙合加強(qiáng)件8并連接護(hù)套5到加強(qiáng)件8。表面部分9是在每個(gè)縫隙7的圓周的相對(duì)側(cè)面上。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光纜中，縫隙7的數(shù)目不超過12個(gè)，但至少有兩個(gè)縫隙7，在每個(gè)縫隙7中有一條緊包緩沖層光纖6。
每個(gè)縫隙7的橫截面尺寸的選取是考慮到光纖的橫截面尺寸，使光纖6可以相對(duì)于護(hù)套5作縱向移動(dòng)。例如，如果光纖的外直徑為約0.6mm至約0.9mm，則縫隙7的寬度w(見圖2)可以是1.2mm的數(shù)量級(jí)。每個(gè)縫隙7的深度，即，從加強(qiáng)件8的外表面到縫隙7的最外面弧形部分的距離，該深度也應(yīng)當(dāng)大于光纖的直徑，而且也可以是在1.2mm的數(shù)量級(jí)上。
為了防止緊包緩沖層光纖6的外層“粘貼”到護(hù)套5，可以有幾種選擇方案。縫隙7可以包含擋水材料，例如，水溶漲粉末12(見圖6)，或現(xiàn)有技術(shù)中已知的觸變膠?？梢岳迷赨S Patent No.6,137,936中描述類型的防粘劑涂敷光纖6。護(hù)套5和光纖6的外層所用的塑料可以是這樣選取的，它們之間互相不粘接。若光纖6放置在縫隙7中，而護(hù)套5的塑料仍然是熱的，則利用光纖6的這種外層塑料，它的熔點(diǎn)溫度高于護(hù)套5的塑料熔點(diǎn)溫度，可以防止或減小光纖6與護(hù)套5的粘貼。
如上所述，F(xiàn)TTH光纜不需要大量的光纖，理想的是使用緊包緩沖層光纖6，因此，當(dāng)光纖是從光纜中被拉出或在暴露時(shí)，對(duì)光纖的操作可以不需要保護(hù)，以及暴露的光纖不需要保護(hù)，例如，護(hù)套。然而，如果需要，在每個(gè)縫隙7中可以有多于1條光纖，且如果需要，在縫隙7中可以有非緊包緩沖層的光纖，如果我們不需要利用緊包緩沖層光纖的優(yōu)點(diǎn)。
為了便于中跨度接入光纖，最好是，縫隙7是模仿護(hù)套5中的路徑，它們有交替的扭絞或S-Z扭絞方式，如在所述US Patent No.5,390,273中對(duì)緩沖管4-9的描述和如圖5所示。
圖1所示的加強(qiáng)件8包括芯10和圍繞的塑料層11，有時(shí)稱后者為“上護(hù)套”，在需要時(shí)，如果芯10不必有這種間隔的直徑，則可以在各個(gè)縫隙7之間形成所需的間隔。芯10是由抗拉強(qiáng)度高的材料制成，例如，鋼絲或鋼桿，或環(huán)氧浸漬的玻璃或芳族聚酰胺纖維。因此，芯10可以提供所需的抗拉力，例如，高達(dá)600磅，這是在操作，安裝和懸掛光纜時(shí)出現(xiàn)的拉力。最好是，芯10還能承受和抵抗從-50℃至85℃的溫度變化造成的壓力和拉力。芯10的溫度膨脹和收縮系數(shù)小于護(hù)套5的這種系數(shù)，為的是減小護(hù)套5的縱向膨脹和收縮，護(hù)套5是借助于表面部分9連接到加強(qiáng)件8。
圖1表示有上護(hù)套塑料層11的芯10的光纜1。在圖2-4中，加強(qiáng)件是裸的玻璃纖維芯10a，眾所周知，它可以浸漬在環(huán)氧樹脂內(nèi)。這種裸芯10a有高的抗拉強(qiáng)度，和低的膨脹和收縮系數(shù)，并可以抗收縮力。
為了避免損傷光纖6，圍繞光纖6的材料，即，本發(fā)明光纜中的護(hù)套5，應(yīng)當(dāng)與加強(qiáng)件8有充分的連接，它可以防止這種材料(護(hù)套5)在光纜受力下出現(xiàn)縱向和圓周運(yùn)動(dòng)，這種力是在操作光纜，溫度變化和懸掛光纜時(shí)產(chǎn)生的。主要的力通常是在光纜安裝時(shí)的拉力，它可以在表面部分9與加強(qiáng)件8或10a之間界面上產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。這種剪切應(yīng)力是隨光纜元件的直徑和安裝方法以及所使用的工具而變化。例如，若圖3所示光纜3的外直徑為8.1mm和加強(qiáng)件的外直徑為3.5mm，則它承受的最大拉力負(fù)荷約為300磅，這是由于光纜受到長度為225mm的普通光纜夾的拉力，在界面上的最大剪切應(yīng)力的計(jì)算值約為0.97N/mm2。因此，在這種光纜中，表面部分9與加強(qiáng)件8或10a之間的粘接力必須能夠阻止表面部分9相對(duì)于加強(qiáng)件8或10a的運(yùn)動(dòng)，它大于0.97N/mm2。然而，這種阻力必須小于護(hù)套5材料的極限強(qiáng)度或斷裂強(qiáng)度，即，應(yīng)當(dāng)不超過這種強(qiáng)度的90％，最好是，應(yīng)當(dāng)不超過這種強(qiáng)度的80％。
然而，理想的是，它還必須簡(jiǎn)單和容易地暴露接入光纜兩端之間的各條光纖，從而使光纖連接到光學(xué)設(shè)備。此外，若光纜是在一端被終止的，則理想的是能夠按照簡(jiǎn)單和容易的方式暴露該端上的所有光纖。因此，在防止護(hù)套5與加強(qiáng)件8之間相對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)連接和利用人力能夠分離護(hù)套5與加強(qiáng)件8之間的連接存在不一致的要求。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光纜中，最好是，護(hù)套5和加強(qiáng)件8的材料有這樣的尺寸，進(jìn)行處理和/或選取，表面部分9與加強(qiáng)件8之間的連接是借助于二者之間的粘接力和/或摩擦力，當(dāng)作用到光纜上的拉力高達(dá)300磅時(shí)，可以防止護(hù)套5與加強(qiáng)件8或10a之間的縱向運(yùn)動(dòng)，而在護(hù)套5沿直徑相對(duì)的線上被縱向切割之后，利用不大于100磅的人力可以使護(hù)套5與加強(qiáng)件8分離，人力是從加強(qiáng)件8或10a的徑向加上去的。最好是，從加強(qiáng)件8或10a上拉開護(hù)套5所需的人力不大于約20磅，且不超過75磅。
例如，若加強(qiáng)件是由金屬或玻璃纖維制成且是裸的加強(qiáng)件，即，它是沒有環(huán)形層的芯10a，而護(hù)套5是由塑料制成，則護(hù)套5的材料以及表面部分9在加強(qiáng)件表面上的圓周長度是這樣選取的，利用護(hù)套5的材料與加強(qiáng)件材料之間的粘接和/或摩擦系數(shù)，可以得到防止護(hù)套5與加強(qiáng)件8之間縱向運(yùn)動(dòng)所需的阻力。例如，護(hù)套5的材料可以是聚氯乙烯或聚乙烯。然而，利用從光纜軸徑向加到護(hù)套的人力，可以容易地使護(hù)套部分與加強(qiáng)件分離。
作為另一個(gè)例子，若加強(qiáng)件8有塑料的上護(hù)套11，可以得到防止這種縱向運(yùn)動(dòng)所需的阻力并容易地使護(hù)套5與加強(qiáng)件8分離，其中護(hù)套5的塑料不粘接或僅僅微弱地粘接到上護(hù)套的塑料，或利用專業(yè)人員熟知的防粘劑涂敷上護(hù)套11的外表面，或表面部分9的內(nèi)表面。優(yōu)選的防粘劑是Miller Stephenson MS-143DF，這是在US Patent No.6,137,936中所描述的防粘劑。
不粘接或僅僅微弱粘接的塑料包括那些不能混溶和有不同熔點(diǎn)溫度的塑料。極性塑料和非極性塑料是不可混溶的，例如，上護(hù)套11可以是由極性塑料制成，而護(hù)套5可以是由非極性塑料制成，反之亦然。這種弱粘接塑料的組合是聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)和PVC，PP和聚丁烯(PBT)，PP和聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)，PE和PET，以及PE和PBT。若使用有不同熔點(diǎn)溫度的塑料，則有較高熔點(diǎn)溫度的塑料可以用作上護(hù)套11，而有較低熔點(diǎn)溫度的塑料可以用作護(hù)套5，因此，在使用時(shí)，它不會(huì)使上護(hù)套材料熔化和這兩種塑料之間的充分混合。例如，PBT可用作上護(hù)套11，而PE或PP可用作護(hù)套5；或PBT或PET用作上護(hù)套11，而PVC可用作護(hù)套5。
或者，若加強(qiáng)件8有與護(hù)套5的塑料相同塑料的上護(hù)套11，如圖9和10所示，則上護(hù)套11和護(hù)套5可以被共同模壓制成，因此，表面部分9與上護(hù)套11形成整體。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，表面部分9在上護(hù)套部分11的圓周長度應(yīng)當(dāng)是這樣選取的，它可以抵抗護(hù)套部分5相對(duì)于上護(hù)套部分11的縱向運(yùn)動(dòng)，并利用上述的徑向力可以容易地使護(hù)套部分5與上護(hù)套部分11分離。因此，從加強(qiáng)件8的徑向加上不大于100磅的人力，最好是不大于20磅的人力，可以使表面部分9在上護(hù)套部分11處斷裂，并使護(hù)套部分5與加強(qiáng)件8分離。另一方面，表面部分9的圓周長度還應(yīng)當(dāng)是這樣選取的，當(dāng)作用到光纜上的拉力高達(dá)300磅時(shí)，表面部分9不會(huì)與上護(hù)套部分11分離。我們發(fā)現(xiàn)，可以得到這個(gè)結(jié)果是因?yàn)?，?dāng)力是沿平行于加強(qiáng)件8的軸方向加到表面部分9時(shí)，斷裂表面部分9所需的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于力是從加強(qiáng)件8的軸的徑向加到表面部分9時(shí)斷裂表面部分9所需的力。與上護(hù)套部分11相遇的表面部分9的圓周長度取決于所使用的塑料以及斷裂這種材料所需的拉力。例如，若護(hù)套5和上護(hù)套11都是利用聚乙烯制成，則表面部分9在上護(hù)套部分11的圓周長度可以是從約0.1mm至約0.5mm。
護(hù)套部分5在上護(hù)套部分11的表面部分9處斷裂是沒有必要的。圖9中的表面部分9是最小的圓周長度，這些部分形成減弱的線，但是如果需要，減弱的線可以從上護(hù)套部分11的徑向向外，并與管道7上的縫隙環(huán)形相鄰，如圖10所示。因此，表面部分9可以有這樣的圓周長度，它們利用足以斷裂在減弱線24和25的護(hù)套部分5的力不能斷裂，這兩條減弱線24和25與表面部分9是從徑向向外隔開的，并在它們之間提供圓周長度的護(hù)套材料，該長度小于表面部分9的圓周長度。雖然畫出相對(duì)的兩條減弱線24和25，顯而易見，可以利用單條減弱線24或25。
為了接入光纖6，重要的是能夠確定縫隙7的圓周位置，因此，從本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例光纜之外光纖6的位置，特別是在本發(fā)明的光纜中，縫隙7有交替方向或S-Z扭絞。在需要中跨度接入時(shí)，理想的是暴露一條光纖或不是所有的光纖，而不暴露其他的光纖。因此，本發(fā)明的光纜在護(hù)套5的外表面上最好有一個(gè)或多個(gè)可視標(biāo)記。
例如，護(hù)套5的外表面可以有可視標(biāo)記或塑料條紋，它的顏色不同于護(hù)套5的其余部分塑料的顏色。因此，可以有多個(gè)縱向的標(biāo)記或條紋，它們覆蓋和仿效以下縫隙7的位置。最好是，這些標(biāo)記是對(duì)護(hù)套5的實(shí)際改動(dòng)，不但識(shí)別縫隙7的位置，而且還給工具提供切割護(hù)套5的引導(dǎo)。最好是，這些標(biāo)記是在護(hù)套5中形成直徑方向相對(duì)的減弱線，可以使所有的光纖在光纜端被暴露，如以下所描述的。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光纜3中，護(hù)套5有兩個(gè)沿徑向相對(duì)的縱向V形槽13和14，這兩個(gè)槽是從護(hù)套5的外表面向內(nèi)延伸，且它們的整個(gè)徑向長度是在一對(duì)徑向相對(duì)的縫隙7和其中的光纖之上。最好是，每個(gè)槽13和14的底部，即，與光纜的軸15最近的V形槽部分，是在從軸15沿徑向延伸并與槽13和14相鄰的縫隙7中光纖6的芯相交的線上。
雖然可以使用大量類似設(shè)置的槽13和14，例如，與每個(gè)縫隙7相鄰的槽，但是通常有兩個(gè)槽13和14是足夠的。若需要區(qū)別其中的一個(gè)槽與另一個(gè)槽，則利用沿與槽14并排延伸并從護(hù)套5向外延伸的一個(gè)或多個(gè)脊或肋17和18?；蛘?，槽13和14可以有不同的橫截面形狀，例如，一個(gè)槽可以是V形，而另一個(gè)槽可以是弧形。
在本發(fā)明所有實(shí)施例的光纜中，可以在縫隙7中或附近使用擋水材料，用于保護(hù)光纖免遭水和潮氣的影響。這種擋水材料是眾所周知的，并包括吸水或水溶漲粉末，膠帶和線紗，觸變膠和石油潤滑脂。
圖6是類似于光纜2的光纜2a的分段剖面圖，但在其中有擋水材料。圖6中的芯10a可以與圖2中的芯10a相同，或可以是扭絞的玻璃纖維或鋼絲。
在圖6中，芯10a的周圍是塑料層11，塑料層11的周圍是已知類型的水溶漲膠帶。除了或代替膠帶19以外，縫隙7可以包含已知類型的擋水粉末12，例如，具有雙重功能的粉末12，它可以保護(hù)光纖6免遭水份的影響，還可以防止光纖6粘貼到護(hù)套5。
圖7是縫隙7的分段放大的剖面圖，其中有緊包緩沖層光纖6和擋水線紗20。線紗20是可以吸收水份的已知類型，和線紗20也可以寬松地被接納在縫隙7中或以螺旋方式纏繞光纖6。
緊包緩沖層光纖6包括玻璃芯21，例如，摻雜或未摻雜的石英玻璃，光纖制造商通常所加的層22，和相對(duì)軟塑料的緩沖層23。層22包括玻璃包層，它的折射率小于芯21的折射率。
緩沖層23可以包含一層或多層模壓塑料，例如，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，尼龍，乙烯乙酸乙烯酯，或聚氨基甲酸酯。
如以上所指出的，光纖6沿光纜軸長的位置標(biāo)記是槽13和14。雖然可以使用大量的槽，但在每個(gè)縫隙7中有一個(gè)槽，僅僅使用兩個(gè)槽13和14已足夠，即使縫隙7的數(shù)目大于兩個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)縫隙7相對(duì)于槽有預(yù)定的實(shí)際位置。例如，兩個(gè)縫隙7是在槽13和14以下，其余的縫隙7圍繞槽13和14呈環(huán)形等間隔分布。所以，通過沿光纖6上的直線軸向，并從護(hù)套5的外表面的徑向到包含被接入光纖6的縫隙7切割護(hù)套5，可以容易地使光纖6接入到光纜兩端的中間。
然而，在終接光纜時(shí)，例如，在終端或機(jī)架上，理想的是可以容易和快速地接入該光纜中所有光纖6的末端部分。因此，如圖8所示，護(hù)套5可以沿凹槽13和14的軸向被切開，并沿徑向向內(nèi)到達(dá)以下的縫隙7，在此之后，由于表面部分9與加強(qiáng)件芯10a的粘接在芯10a上是脆弱的，在凹槽13和14的相對(duì)側(cè)面上的部分護(hù)套5可以容易地被人力拉開，從而暴露光纜3中所有光纖6的末端部分。換句話說，在護(hù)套5上的僅有兩個(gè)軸向和徑向切口，可以暴露該光纜中所有光纖6的末端部分。
本發(fā)明光纜結(jié)構(gòu)的制造過程比制造扭絞的寬松管道光纜和骨架式光纜所需的過程簡(jiǎn)單。在制造本發(fā)明光纜的過程中，護(hù)套和光纖可以同時(shí)加到加強(qiáng)件上，而在圍繞加強(qiáng)件有S-Z扭絞光纖的情況下，不需要光纖放線盤的逆過程，光纖是與縫隙或管道精確地對(duì)準(zhǔn)。若護(hù)套上有縫隙或管道位置的標(biāo)記，則可以在加上護(hù)套的同時(shí)加上標(biāo)記，并形成縫隙或管道，而該標(biāo)記精確地跟隨縫隙或管道的位置。在插入光纖到縫隙之前制造骨架式光纜或在加上護(hù)套之前的制造其中有光纖的緩沖管的分開步驟是不需要的。
雖然在特定光纜設(shè)計(jì)或過程的方便時(shí)可以使用附加的步驟，本發(fā)明光纜制造過程的優(yōu)點(diǎn)是，該過程僅包括以下的步驟(1)制造中心加強(qiáng)件的最好有塑料上護(hù)套?；驔]有這種上護(hù)套；和(2)饋送加強(qiáng)件和光纖通過按照S-Z扭絞方式可以旋轉(zhuǎn)的模具，它同時(shí)在加強(qiáng)件上擠壓出護(hù)套，形成縫隙或管道，和把光纖插入到縫隙或管道中。若加強(qiáng)件沒有上護(hù)套，則該加強(qiáng)件在從護(hù)套材料擠壓出之前或期間可以有被擠壓出的上護(hù)套。
模具也可以加識(shí)別條紋到護(hù)套上，或在護(hù)套中形成識(shí)別槽。
雖然我們已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是專業(yè)人員顯然明白，在不偏離本發(fā)明原理的條件下可以作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種有一段長度和縱軸的光纜，所述光纜包括設(shè)置在所述縱軸上的縱向加強(qiáng)件；圍繞加強(qiáng)件的管狀塑料護(hù)套，該護(hù)套有環(huán)形連續(xù)的表面部分，在護(hù)套表面部分與加強(qiáng)件之間的至少一個(gè)縱向管道，和僅在該管道的環(huán)形相對(duì)著的側(cè)面上的連接部分，該連接部分提供與加強(qiáng)件的連接；其中所述連接部分提供與加強(qiáng)件的連接，當(dāng)光纜經(jīng)受與光纜的軸平行的拉力時(shí)，該連接可以防止連接部分相對(duì)于加強(qiáng)件的縱向運(yùn)動(dòng)，但是，該連接可以被加到護(hù)套上并與所述縱軸成徑向的人力拉斷；和其中在該至少一個(gè)管道中至少有一條縱向延伸的光纖。
2.按照權(quán)利要求1的光纜，其中該拉力高達(dá)600磅，而人力不大于100磅。
3.按照權(quán)利要求1的光纜，其中當(dāng)所述拉力高達(dá)300磅時(shí)，該連接可以防止連接部分相對(duì)于加強(qiáng)件的縱向運(yùn)動(dòng)，而該連接可以被不大于75磅的所述人力拉斷。
4.按照權(quán)利要求1的光纜，其中所述人力不大于20磅。
5.按照權(quán)利要求1的光纜，其中加強(qiáng)件是高抗拉強(qiáng)度芯，并且連接部分嚙合該芯。
6.按照權(quán)利要求1的光纜，其中加強(qiáng)件有被一層塑料材料圍繞的高抗拉材料芯，該層塑料材料不同于連接部分的塑料材料，而且它是在芯與連接部分的中間。
7.按照權(quán)利要求1的光纜，其中加強(qiáng)件有被一層塑料材料圍繞的芯，該層塑料材料與連接部分的塑料材料相同，而且它是在芯與連接部分的中間，并與連接部分形成整體，和其中連接部分在護(hù)套的表面部分與塑料層之間有一段環(huán)形長度，它可以減小這個(gè)部分的斷裂強(qiáng)度到不大于100磅。
8.按照權(quán)利要求7的光纜，其中環(huán)形長度是在所述塑料層上，而斷裂強(qiáng)度不大于75磅。
9.按照權(quán)利要求7的光纜，其中環(huán)形長度與所述塑料層是沿徑向分開的，并與管道環(huán)形相鄰。
10.按照權(quán)利要求1的光纜，其中所述加強(qiáng)件包括高抗拉強(qiáng)度材料的芯，它是被在該芯與所述護(hù)套中間的一層材料圍繞。
11.按照權(quán)利要求10的光纜，其中所述芯包括選自由金屬和玻璃纖維構(gòu)成的組中材料。
12.按照權(quán)利要求10的光纜，其中所述層包括塑料層。
13.按照權(quán)利要求10的光纜，其中所述層包括擋水材料。
14.按照權(quán)利要求1的光纜，還包括在所述道管中的擋水材料。
15.按照權(quán)利要求1的光纜，其中光纖是有外保護(hù)層的緊包緩沖層光纖。
16.按照權(quán)利要求7的光纜，其中外保護(hù)層是塑料。
17.按照權(quán)利要求1的光纜，其中護(hù)套的外表面至少有一個(gè)標(biāo)記，該標(biāo)記可以提供沿光纜段的縫隙位置的可視指示。
18.按照權(quán)利要求17的光纜，其中護(hù)套有從該護(hù)套的外表面向內(nèi)延伸的凹槽，并在位置上對(duì)應(yīng)于在護(hù)套中管道的位置，和其中所述凹槽是所述標(biāo)記。
19.按照權(quán)利要求17的光纜，其中所述護(hù)套至少包括設(shè)置在所述縱軸的直徑相對(duì)兩側(cè)上的兩個(gè)管道，和其中該護(hù)套至少有兩個(gè)縱向凹槽，每個(gè)縫隙有一個(gè)凹槽，它是沿從護(hù)套的外表面向內(nèi)延伸，并在位置上對(duì)應(yīng)于該縫隙的位置以形成所述標(biāo)記。
20.按照權(quán)利要求19的光纜，其中直徑相對(duì)的兩個(gè)凹槽有視覺不同的特征，因此，一個(gè)凹槽可以區(qū)別于另一個(gè)凹槽。
21.按照權(quán)利要求19的光纜，其中管道有相對(duì)于所述縱軸的交替扭絞方式。
22.按照權(quán)利要求1的光纜，其中在護(hù)套表面部分與加強(qiáng)件之間有多個(gè)縱向管道，這些管道是圍繞加強(qiáng)件有等間隔的分布，在每對(duì)管道之間有連接部分，和其中在至少多個(gè)管道中至少有一條光纖。
23.按照權(quán)利要求22的光纜，其中加強(qiáng)件有被一層塑料圍繞的芯，該層塑料是在芯與護(hù)套的中間。
24.按照權(quán)利要求23的光纜，其中所述層的塑料不同于所述護(hù)套的塑料。
25.按照權(quán)利要求24的光纜，其中所述層和所述護(hù)套中之一的塑料是極性塑料，而所述層和所述護(hù)套之中另一個(gè)的塑料是非極性塑料。
26.按照權(quán)利要求24的光纜，其中所述層塑料的熔點(diǎn)溫度高于所述護(hù)套塑料的熔點(diǎn)溫度。
27.按照權(quán)利要求22的光纜，其中一對(duì)管道設(shè)置在所述縱軸的直徑相對(duì)兩側(cè)，和其中護(hù)套有一對(duì)沿護(hù)套的外表面向內(nèi)延伸的縱向凹槽，一個(gè)凹槽設(shè)置成沿該對(duì)管道中一個(gè)管道的長度和徑向向外，而另一個(gè)凹槽設(shè)置成沿該對(duì)管道中另一個(gè)管道的長度和徑向向外。
28.按照權(quán)利要求27的光纜，其中該護(hù)套至少有一個(gè)與所述凹槽之一相鄰并在護(hù)套外表面上的縱向肋。
29.按照權(quán)利要求1的光纜，其中管道的橫截面尺寸的選取是考慮到該管道中光纖或多根光纖的橫截面尺寸，使該光纖或多根光纖可以沿相對(duì)于護(hù)套作縱向運(yùn)動(dòng)。
30.按照權(quán)利要求1的光纜，其中該至少一個(gè)管道是圍繞加強(qiáng)件延伸的。
31.按照權(quán)利要求1的光纜，其中該至少一個(gè)管道是圍繞加強(qiáng)件按照螺旋方式延伸的。
32.按照權(quán)利要求1的光纜，其中該至少一個(gè)管道是圍繞加強(qiáng)件按照S-Z扭絞方式延伸的。
全文摘要
有中心加強(qiáng)件的光纜是被有管道的護(hù)套圍繞，該管道設(shè)置在加強(qiáng)件的周圍并放置有護(hù)套材料的一條或多條光纖，該護(hù)套材料是在管道與護(hù)套的外表面之間。光纖可以在護(hù)套中自由地運(yùn)動(dòng)，且光纖最好是緊包緩沖層光纖。在管道中的部分護(hù)套連接到加強(qiáng)件，它可以防止護(hù)套相對(duì)于芯的縱向運(yùn)動(dòng)。然而，當(dāng)護(hù)套是在一對(duì)徑向相對(duì)的管道上沿軸向和徑向被切割之后，利用人拉力可以使護(hù)套與芯分離。最好是，護(hù)套上有指出縫隙位置的外表面標(biāo)記，而光纜可以包含擋水材料。
文檔編號(hào)G02B6/44GK101065697SQ200580039309
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者喬納森·菲茲 申請(qǐng)人:普雷斯曼通信電纜系統(tǒng)美國有限公司