本發(fā)明專利涉及一種光纜及其制造技術(shù)，主要用于電力領(lǐng)域，使用精密不銹鋼管替代聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)管工藝，而設(shè)計生產(chǎn)的一種新型低損耗鋁管式OPGW電力光纜。

背景技術(shù)：

OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)光纜是把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構(gòu)成輸電線路上的光纖通信網(wǎng)，兼具地線與通信雙重功能，目前采用普通聚甲基丙烯酸丁二醇脂(PBT)工藝保護光纖的方法，在惡劣環(huán)境強腐蝕條件下對光纜的使用壽命有較大影響。

使用精密不銹鋼管替代聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)管工藝，而設(shè)計生產(chǎn)的一種新型低損耗鋁管式OPGW電力光纜可以有效解決上述的問題。不銹鋼管相對于PBT管具有不同的特性，傳統(tǒng)的使用PBT管制作光纜的工藝并不適用，因此需要對該工藝進行重新設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種高強度、耐腐蝕的光纜，并提供這種線纜的制作方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種低損耗鋁管式OPGW電力光纜，自內(nèi)芯向外皮由纜芯、鋁管、外層絞線三部分組成，其中，所述纜芯是由位于中心的中心加強件和位于四周的若干不銹鋼管絞合而成的，且在所述不銹鋼管內(nèi)設(shè)置有光纖和光纖膏。

所述外層絞線以絞合的方式設(shè)置在鋁管的外圍。

所述的鋁管是使用無油鋁桿擠包在纜芯周圍形成無縫鋁管。

所述外層絞線為鋁包鋼線或者鋁合金線。

新型低損耗鋁管式OPGW電力光纜的制造方法，其特征在于，順序進行如下步驟：

首先，選取光纖并在合格光纖表面噴印色環(huán)，其中，選取的光纖應(yīng)當滿足以下指標要求：光纖衰減1550nm衰減系數(shù)≤0.185dB/km；1310nm衰減系數(shù)≤0.335dB/km；MAC≤7.1，其中，MAC是指單模光纖中衡量光纖抗彎曲性能，是模場直徑與截止波長的比值，越小抗彎曲性能越好。

噴印色環(huán)指標要求：使用M嘴噴碼設(shè)備，色墨厚度0.05±0.005mm；雙色環(huán)打環(huán)后，測試1550nm附加衰減最大不超過0.002dB/km。

步驟二，在不銹鋼管生產(chǎn)線上增加一套精密成型模具，弧形的不銹鋼帶穿入精密成型模具擠壓成管狀，多根光纖以一定速度的牽引張力放線引入精密成型模具中，有油針將光纖膏噴涂在光纖周圍，光纖膏的填充飽滿、均勻且不漏光纖膏，隨后使用高功率激光器對不銹鋼管的間隙進行焊接；

在步驟二中，具體是為滿足大長度不銹鋼管生產(chǎn)的需要，預先將若干盤不銹鋼帶采用尾首相連的方式焊接成一體，采用變頻技術(shù)控制的主動放帶機勻速放帶，不銹鋼帶進入成型模具前，利用精密計量泵將航空煤油輸送到與不銹鋼帶接觸的羊毛氈上，不銹鋼帶在牽引力的作用下，在兩對切邊刀具之間移動，廢邊被刀具按預定的尺寸沿縱向連續(xù)從不銹鋼帶上切除，刀具可按縱向和橫向調(diào)節(jié)，經(jīng)5組預成型滾輪、4組成型滾輪、1組成型模對不銹鋼帶實行逐漸變形，最終形成管狀，然后利用20000瓦的激光將鋼管上的縫隙焊接成一體；

鉗式牽引機上的28對夾鉗夾緊焊接后的不銹鋼管，利用拉拔裝置對不銹鋼管進行縮徑，通過拉拔模后的不銹鋼管直徑尺寸由大變小，外形圓潤、光滑；

為達到最佳的成管效果，鋼管無縫焊接技術(shù)要求：不銹鋼帶延伸率要求＞45％、厚度要求0.18±0.01mm；為消除不銹鋼帶自身存在的應(yīng)力，放置時間要達到二個月以上；降溫潤滑用拉拔油無細微雜質(zhì)，每間隔生產(chǎn)100km鋼管需要強制更換拉拔油；鋼管內(nèi)余長要求1.8±0.2‰，超出標準禁止使用。

步驟三，纜芯絞制過程，生產(chǎn)線上多根(本發(fā)明中為三根)無縫不銹鋼管同步生產(chǎn)，并在一種總的盤絞體上進行，然后，將多根(本發(fā)明中為三根)不銹鋼管(內(nèi)含光纖)通過絞合在一起，絞合的同時，中心加強件104(例如鋼絞線)一并絞合，以螺旋絞的方式絞合成纜芯，纜芯繼續(xù)向前，形成纜芯100。

纜芯絞制技術(shù)要求：選用自主定制24盤絞體(6盤*4段)，無縫鋼管線盤間隔放置在第三段(減小放線夾角造成的應(yīng)力)絞盤，每根鋼管放線張力7±0.2kg，絞合節(jié)距為140±1mm，絞合使用Φ5.0mm合金絞合模，絞合模處間隔點滴潤滑油避免鋼管摩擦產(chǎn)生應(yīng)力造成光纖指標超標，絞合成纜后測試：滿足1310nm/1550nm附加衰減不超過0.002dB/km。

步驟四，采用連續(xù)包覆的方法，通過專業(yè)擠壓包覆設(shè)備將兩根無油鋁桿加工成符合設(shè)計要求的無縫鋁管。

在步驟四中，擠壓包覆設(shè)備中的包覆模具由腔體、擠壓輪、凸模和凹模組成，所述擠壓輪的外周上設(shè)有溝槽，所述擠壓輪與腔體之間保持工作間隙，被包覆的芯線通過凸模和凹模的?？状┻^型腔，鋁桿自腔體與擠壓輪溝槽之間被咬入，在擠壓輪槽與鋁桿間摩擦力的作用下產(chǎn)生剪切變形，鋁桿升溫升壓，當達到使鋁材產(chǎn)生塑性變形所需的溫度和壓力時，鋁坯料沿著向上的流道進入包覆型腔，在500℃度和1000Mpa的壓力下結(jié)合，并隨中間的芯線一起從?？跀D出，形成無縫鋁管包覆。

步驟五，將內(nèi)含纜芯的鋁管安放到絞線機放線架上，絞線機絞盤上裝上所用鋁包鋼或鋁合金線，隨著牽引和絞盤的運動，鋁包鋼或鋁合金線6按照一定的節(jié)徑比均勻絞合在鋁管的表面，并且不松不散。

該新型低損耗鋁管式OPGW電力光纜應(yīng)當通過1級(100C)雷擊試驗標準進行檢驗。

本發(fā)明中，按特殊要求選取原材料，通過首創(chuàng)的工藝技術(shù)和模具，結(jié)合設(shè)備先進構(gòu)造，設(shè)計發(fā)明一種新的產(chǎn)品和技術(shù)。

產(chǎn)品使用精密不銹鋼管替代聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)管工藝，多根光纖不銹鋼管采用層絞式結(jié)構(gòu)，成纜后再包敷一層無縫鋁管作為光纖金屬增強保護管，外層絞合一層或多層鋁包鋼或鋁合金線。

無縫不銹鋼管和鋁管質(zhì)地均勻，與整個地線鋁包鋼線或鋁合金線的材質(zhì)協(xié)調(diào)一致，耐疲勞性能較好，有極佳的耐電化學腐蝕性能，更優(yōu)的短路電流和雷擊電氣特性，短路電流對光纖傳輸性能的影響小，對光纖的保護比較完善，無電化學腐蝕之慮，更適用于較大短路電流的線路和極端腐蝕環(huán)境。

附圖說明

附圖1是新型鋁管式OPGW電力光纜的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是擠壓包覆設(shè)備工作部分結(jié)構(gòu)圖；

附圖標記說明：100纜芯，101光纖，102光纖膏，103不銹鋼管，104中心加強件，200鋁管，300外層絞線。401腔體，402擠壓輪，403檔料塊，404溝槽，405包覆型腔，501鋁桿，502芯線，601凸模，602凹模。

具體實施方式

參照說明書附圖1對本鋁管式OPGW光纜作以下詳細地說明。

本鋁管式OPGW光纜，自內(nèi)芯向外皮由纜芯100、鋁管200、外層絞線300部分組成。所述的纜芯100由光纖101、光纖膏102、不銹鋼管103和中心加強件104組成，所述的鋁管200是使用無油鋁桿擠包在纜芯周圍形成鋁包保護管套，進行二次保護，所述的外層絞線300是繞在鋁管200外圓的，呈均分狀絞合在鋁管上。上述的外層絞線300可以為鋁包鋼線或者鋁合金線，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

下面分別介它們的成型工藝和結(jié)構(gòu)特點。

首先，選取光纖并在合格光纖表面噴印色環(huán)，其中，選取的光纖應(yīng)當滿足以下指標要求：光纖衰減1550nm衰減系數(shù)≤0.185dB/km；1310nm衰減系數(shù)≤0.335dB/km；MAC≤7.1，其中，MAC是指單模光纖中衡量光纖抗彎曲性能，是模場直徑與截止波長的比值，越小抗彎曲性能越好。

噴印色環(huán)指標要求：使用M嘴噴碼設(shè)備，色墨厚度0.05±0.005mm；雙色環(huán)打環(huán)后，測試1550nm附加衰減最大不超過0.002dB/km。

正如上面所描述的那樣，纜芯包括由多根光纖101、纖膏102、高精密無縫不銹鋼管103、中心加強件104絞合而成。本發(fā)明中，該纜芯在生產(chǎn)時，采用如下工藝，首先準備一套不銹鋼管生產(chǎn)線，并在不銹鋼管生產(chǎn)線上增加一套精密成型模具，用于不銹鋼管半成品和光纖的復合，在該精密成型模具中，完成光纖的與不銹鋼管半成品的復合。該過程中，弧形的不銹鋼帶穿入精密成型模具擠壓成管狀，再將(通常為2-48根)光纖以一定速度的牽引張力放線引入復合模頭，在復合摸頭內(nèi)有油針將光纖膏噴涂在光纖周圍，保證填充飽滿、均勻，且不漏光纖膏。然后形成不銹鋼管與光纖的復合，并在光纖的周圍形成光纖膏填充物。隨后使用高功率激光器對不銹鋼管的間隙進行焊接，在光纖和光纖膏四周形成不銹鋼管包覆層，隨著快速的牽引力向前移動，光纖和不銹鋼管同步前進，產(chǎn)出高精密無縫不銹鋼管和光纖的復合體。

具體是為滿足大長度不銹鋼管生產(chǎn)的需要，預先將若干盤不銹鋼帶采用尾首相連的方式焊接成一體，采用變頻技術(shù)控制的主動放帶機勻速放帶，不銹鋼帶進入成型模具前，利用精密計量泵將航空煤油輸送到與不銹鋼帶接觸的羊毛氈上，由于不銹鋼帶和羊毛氈之間相對運動可及時清除不銹鋼帶表面的污漬(從而保證鋼帶成型時的穩(wěn)定性和潤滑性)，不銹鋼帶在牽引力的作用下，在兩對切邊刀具之間移動，廢邊被刀具按預定的尺寸沿縱向連續(xù)從不銹鋼帶上切除，刀具可按縱向和橫向調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不銹鋼帶不同的厚度和寬度，使得鋼帶尺寸滿足焊接成型的要求，經(jīng)5組預成型滾輪，4組成型滾輪，1組成型模，對不銹鋼帶實行逐漸變形，最終形成管狀，然后利用20000瓦的激光將鋼管上的縫隙焊接成一體，形成密閉的不銹鋼管。

兩級鉗式牽引機通過鉗式牽引機上的28對夾鉗，緊緊地夾緊焊接后的不銹鋼管，防止不銹鋼管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，激光焊接與工作成型臺一體，已避免震動引起的漏焊，焊接頭三維調(diào)整采用緊密的導軌以確保焊接點精確定位，避免激光焊接點位置發(fā)生變化，不銹鋼管焊接成型后，為達到要求線徑，利用拉拔裝置對不銹鋼管進行縮徑，通過拉拔模后的不銹鋼管直徑尺寸由大變小，外形更加圓潤、光滑，拉拔模具采用聚晶材質(zhì)(耐高溫、使用壽命長)，拉拔時會有很大的阻力，而且在阻力作用下產(chǎn)生熱量，需要冷卻油對此進行冷卻和潤滑作用。

為達到最佳的成管效果，鋼管無縫焊接技術(shù)要求：不銹鋼帶延伸率要求＞45％、厚度要求0.18±0.01mm；為消除不銹鋼帶自身存在的應(yīng)力，放置時間要達到二個月以上；降溫潤滑用拉拔油無細微雜質(zhì)，每間隔生產(chǎn)100km鋼管需要強制更換拉拔油；鋼管內(nèi)余長要求1.8±0.2‰，超出標準禁止使用。

生產(chǎn)線上多根(本發(fā)明中為三根)無縫不銹鋼管同步生產(chǎn)，并在一種總的轉(zhuǎn)盤模具上進行，然后，將多根(本發(fā)明中為三根)不銹鋼管(內(nèi)含光纖)絞合在一起，絞合的同時，中心加強件104(例如鋼絞線)一并絞合，以螺旋絞的方式，絞合成纜芯，纜芯繼續(xù)向前，形成纜芯100。

纜芯絞制技術(shù)要求：選用自主定制24盤絞體(6盤*4段)，無縫鋼管線盤間隔放置在第三段(減小放線夾角造成的應(yīng)力)絞盤，每根鋼管放線張力7±0.2kg，絞合節(jié)距為140±1mm，絞合使用Φ5.0mm合金絞合模，絞合模處間隔點滴潤滑油避免鋼管摩擦產(chǎn)生應(yīng)力造成光纖指標超標，絞合成纜后測試：滿足1310nm/1550nm附加衰減不超過0.002dB/km。

本發(fā)明中，鋁管采用高精密無縫鋁管，高精密無縫鋁管是使用無油鋁桿通過專業(yè)擠壓包覆設(shè)備擠制而成。

專業(yè)擠壓包覆設(shè)備是指，將無油鋁桿在包覆生產(chǎn)線上提前包覆成鋁管，把纜芯以一定速度的牽引張力放線引入包覆機擠壓模具中，隨著快速的牽引力向前移動，過定型拉拔模形后成鋁管，該過程包括無油鋁桿的擠壓變形、包覆纜芯鋁管成型，完成纜芯和鋁管的復合。

擠壓包覆設(shè)備工作部分(附圖2)由腔體401和擠壓輪402構(gòu)成，擠壓輪的外周上開了兩個沿周向的溝槽404，可分別喂入兩根鋁桿501，擠壓輪與腔體之間保持一合理的工作間隙，工作過程中擠壓輪向生產(chǎn)線前進方向旋轉(zhuǎn)，從而將鋁桿咬入，同時被包覆的芯線也通過凸模601和凹模602的模孔穿過型腔，當鋁桿達腔體上兩個與擠壓輪溝槽相吻合的檔料塊403凸起部位時，受阻沿周向的運動，在擠壓輪槽與鋁坯料間摩擦力的作用下產(chǎn)生剪切變形，升溫升壓，當達到使鋁材產(chǎn)生塑性變形所需的溫度和壓力時，鋁坯料沿著向上的流道進入包覆型腔405，在500℃度和1000Mpa的壓力下結(jié)合，并隨中間的芯線502一起從?？跀D出，形成無縫鋁管包覆，鋁坯料不停地送入、芯線不停地牽出、擠壓輪不停地旋轉(zhuǎn)，就可得到任意長度的產(chǎn)品。

芯線包覆技術(shù)要求：凸模包覆模具自主研發(fā)，凸模模嘴8mm最佳；纜芯張力30±2N；鋁管內(nèi)孔較纜芯間隙0.2±0.05mm；模具安裝完畢腔體升溫至500℃需要保溫2小時。

本鋁管式OPGW光纜，所述鋁包鋼或鋁合金絞線是采用螺旋絞的方式均勻絞合而成。

將內(nèi)含纜芯的鋁管安放到絞線機放線架上，絞線機絞盤上裝上所用鋁包鋼或鋁合金線，本發(fā)明中為11根，隨著牽引和絞盤的運動，鋁包鋼或鋁合金線按照一定的節(jié)徑比均勻絞合在鋁管的表面，并且不松不散。

通過以上步驟完成復合過程，經(jīng)過試驗是否合格，技術(shù)要求：可通過1級(100C)雷擊試驗標準進行檢驗。

綜合上述，本產(chǎn)品的生產(chǎn)流程技術(shù)是：1.選取光纖–2.噴印色環(huán)–3.鋼管無縫焊接–4.纜芯絞制–5.鋁包覆–6.成纜-7.試驗。

除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。