專利名稱：將線狀物插入管內(nèi)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于將線狀物插入管內(nèi)的方法和裝置，尤其是用氣流將光導(dǎo)纖維或其它線狀物插入較小直徑和較大長度的管中的方法和裝置。
按照本發(fā)明的方法和裝置插入管中的線狀物是光導(dǎo)纖維和其它細(xì)而長的軟材料的絲線或纜繩。這些材料可由氣流帶著前進(jìn)。這些線狀物可以是單根的或多根的，也可以由加捻的絲線構(gòu)成。光導(dǎo)纖維由構(gòu)成內(nèi)芯的纖維構(gòu)件、外包復(fù)層加上由合成樹脂、金屬、陶瓷和其它材料制成的包復(fù)層制成。管子為鋼和鋁這樣的金屬或塑料那樣的非金屬材料。
在下面的例子中，插入管子的線狀物為光導(dǎo)纖維。
近來，光通訊電纜已得到廣泛應(yīng)用。但是由于它們的強(qiáng)度低，并對各種環(huán)境危害有很高的敏感性，越來越多的光通訊電纜都套上金屬管或其它保護(hù)性管道。在有些這類復(fù)蓋型電纜中，為防止由于管道和光導(dǎo)纖維的熱膨脹系數(shù)不同而引起的傳輸損失，光導(dǎo)纖維和保護(hù)管道之間留有空隙(下面這類電纜叫做光導(dǎo)纖維纜)。
這種光導(dǎo)纖維纜可以用流體流來制造。在1982年日本專利公開號為29014的“將光導(dǎo)纖維導(dǎo)入管中的方法”中，公開了這項(xiàng)技術(shù)的一個例子，這個方法利用流體的靜壓使安裝在拖拉線狀物頭部的運(yùn)動構(gòu)件從管子的一端穿到另一端。然后再將連到拖拉線狀物上的光導(dǎo)纖維拉入管子。這樣，在拖拉線狀物完全通過管子后光導(dǎo)纖維也就通過管子。這項(xiàng)常規(guī)方法很復(fù)雜、麻煩，而且效率也低。另外，為避免斷裂的危險(xiǎn)，拖拉力必須保持在光導(dǎo)纖維的強(qiáng)度以下。由于這個限制，這種方法不能用于制造直徑小于2毫米、長度大于30米的光導(dǎo)纖維。
美國專利4332436和4691896(EPC專利0108590)中公開了利用流體流的其它方法。在這些方法中，加壓流體從管子的一端通過到另一端，流體流在光導(dǎo)纖維的表面上施加摩擦力和靜壓力，這兩個力聯(lián)合驅(qū)動光導(dǎo)纖維向前通過管子。因此，這些方法不存在上述日本專利公開號為29014(1982)中所公開的技術(shù)上的復(fù)雜性和纖維斷裂問題。然而，因?yàn)殪o壓力僅作用在光電纖維相應(yīng)的橫截面上，所以可用的纖維驅(qū)動力受到限制。向前移動的光導(dǎo)纖維的環(huán)形表面在整個長度上基本上與管子的內(nèi)表面接觸，因此，光導(dǎo)纖維受到來自管子內(nèi)表面的很大摩擦力。這個摩擦力作用在與流體和光導(dǎo)纖維之間的摩擦力相反的方向上。因此，光導(dǎo)纖維通過小直徑大長度的管子要花很長時間。另外，這種方法不可能使光導(dǎo)纖維通過數(shù)百米長的管子。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，用它們在短時間內(nèi)將線狀物插入小直徑大長度、甚至長度達(dá)數(shù)百米的管子中。
按照本發(fā)明的插入方法，來自一密封容器的加壓氣體從管子的一端進(jìn)入，氣體流攜帶著放置在密封容器內(nèi)的線狀物向前通過管子。在密封容器中氣體壓力保持足夠高，從而管子的某一點(diǎn)上，其平均流速高于線狀物的前進(jìn)速度。這樣，通過管子向前的線狀物就產(chǎn)生正縱向脈動。
通常用空氣、氫氣和其它合適的氣體作為充入管中的氣體。當(dāng)壓縮氣體的供氣體積小或氣密容器的容量大時，先前充進(jìn)容器內(nèi)的氣體則進(jìn)入管子，相反，當(dāng)供氣體積大或容器的容量小時，則從氣源通過容器來供氣。通常采用壓縮氣體的氣缸和壓縮機(jī)作為壓縮氣源。
給線狀物以脈動可用下述方法振動管子;從管子的一端通過壓縮氣體的渦流;或者由氣流拍動連到線狀物頭部的葉片。上述方法可兩個或多個聯(lián)合使用，最好能使線狀物在其整個長度上都在管子中產(chǎn)生脈動。
壓縮氣體從管子一端流向其另一端。線狀物走到哪里，氣體則在管子的內(nèi)表面和線狀物的環(huán)形表面之間的空隙中流動。然后，該線狀物由流動氣體和線狀物環(huán)形表面的摩擦力、作用在與線狀物的橫截面相應(yīng)部分上的靜壓力和脈動線狀物部分形成前后氣體靜壓力之差來帶動前進(jìn)，脈動線狀物與管子中心軸是傾斜的。
由于本發(fā)明的線狀物驅(qū)動力基本上是沿線狀物全長均勻分布的，沒有過量的拉力作用在上面，因此，在它們通過管子時，線狀物不會斷裂。線狀物由較大的力向前驅(qū)動。正如前面所述，這些力不僅包括作用在線狀物環(huán)形表面的摩擦力和作用在與線狀物橫截面相應(yīng)部分的靜壓力，還包括脈動線狀物的傾斜部分形成前后的氣體靜壓力的差異。脈動的線狀物僅在局部即每個波的峰和谷上與管子的內(nèi)表面相接觸。另外，正向地引起脈動的條件隨時間而變化。因此，線狀物與管子內(nèi)表面接觸的時間受到限制。由于線狀物基本上是懸掛在管內(nèi)的空氣中，實(shí)際上線狀物和管子內(nèi)表面之間出現(xiàn)很小的摩擦力。所有這些都可能使小直徑大長度的線狀物插入管子。用這種方法制造的光導(dǎo)纖維纜，其外徑可小于2毫米，長度超過30米，可做到長度能超過數(shù)百米。線狀物前進(jìn)的高速度可使插入工作在較短的時間內(nèi)完成。
上面描述的插入方法可由采用線狀物插入裝置有效地進(jìn)行。該裝置包括一個氣密容器，一個在密封容器內(nèi)的供線裝置，一個連到密封容器內(nèi)的壓縮氣體供給源，一個將線狀物要通過的管子一端連到密封容器上的適配器，以及給線狀物以正向脈動的裝置。
供線裝置是一個可轉(zhuǎn)動地支撐著的卷筒或頂部開口容器，將要插入管子的線狀物繞在上面。該卷筒的慣性矩和支撐阻力應(yīng)盡量小，從而使它們不妨礙線狀物進(jìn)入管中。
給線狀物以正向脈動的裝置包括管子振動器，或提供氣體渦流的裝置，或裝在線狀物先導(dǎo)端的氣體拍動葉片。


圖1a和1b表示將光導(dǎo)纖維插入管子的同時給光導(dǎo)纖維脈動的裝置的優(yōu)選實(shí)施例。圖1a表示將光導(dǎo)纖維和壓縮氫氣送入管子的上述裝置部分的剖視圖。圖1b是上述裝置的部分剖視圖，這部分裝置通過振動給光導(dǎo)纖維以脈動。
圖2是圖1所示裝置的渦流發(fā)生裝置的透視圖。
圖3是圖2的渦流發(fā)生裝置的剖視圖。
圖4是圖2的渦流發(fā)生裝置的正視圖。
圖5是圖1所示裝置的振動臺面的平面圖。
圖6表示裝到振動臺上的筒子優(yōu)選實(shí)施例。
圖7是縱向剖視圖，它表示將光導(dǎo)纖維插入管子并給以脈動的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例。
圖8表示渦流發(fā)生裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例的透視圖。
圖9是圖8渦流發(fā)生裝置的正視圖。
圖10是給光導(dǎo)纖維以脈動的裝置的又一優(yōu)選實(shí)施例的透視圖。
圖11表示給光導(dǎo)纖維以脈動的裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例的透視圖。
圖12表示給光導(dǎo)纖維以脈動的裝置的又一實(shí)施例的側(cè)視圖。
下面將描述把光導(dǎo)纖維插入金屬管的裝置及采用上述裝置的插入方法。
優(yōu)選實(shí)施例1圖1a和1b表示用氣流將光導(dǎo)纖維插入振蕩管的一種裝置例子。
如圖所示，該光導(dǎo)纖維插入裝置有一密封容器11，它包括一圓柱形容器12和在其后面覆蓋開口13的可打開的半球蓋14。堵頭16螺接到密封容器11的前端。
在容器11的下端安有縱向延伸的軌道18，小車19放在軌道18上，并可沿其運(yùn)動。小車19上裝有卷筒組件21、光導(dǎo)纖維調(diào)節(jié)敏感器31和光導(dǎo)纖維送線器35。
卷筒組件21包括一個卷筒23，它可轉(zhuǎn)動著支撐在軸承座22上，軸承座安裝在小車19上。軸承座22上的卷筒23是可拆卸的，這樣小車從容器開口13取出時，可置換卷筒23。馬達(dá)24通過帶式傳輸機(jī)構(gòu)25轉(zhuǎn)動卷筒23?？刂蒲b置47安裝在密封容器的外部，由它控制馬達(dá)24的轉(zhuǎn)速，這在以后將進(jìn)行描述。導(dǎo)線28系列由軸承座22向上延伸的臂27的頂部，導(dǎo)線28的頂部裝有一塑料環(huán)29。卷筒23通過環(huán)29放出光導(dǎo)纖維1。然后，環(huán)29向后拉著光導(dǎo)纖維1，從而使之不從卷線筒23上脫開。
光導(dǎo)纖維調(diào)節(jié)敏感器41由四個纖維敏感器33組成，它們一個位于另一個上方地排列在直立于小車19上的座32上。每個纖維敏感器33包括一組相對排列的發(fā)光二極管和光敏晶體管。如果光導(dǎo)纖維1通過發(fā)光二極管的光束，就可知道光導(dǎo)纖維1處于與該二極管同樣的水平面上。光導(dǎo)纖維的水平面表示其松緊程度。
光導(dǎo)纖維送線器35位于光導(dǎo)纖維調(diào)節(jié)敏感器31的下方，它由一對夾送輥37和38構(gòu)成，這對輥?zhàn)友b在座36上，一個位于另一個的上方，而光導(dǎo)纖維1輕輕地夾在中間。上夾送輥37是可升起的，調(diào)節(jié)螺釘40調(diào)節(jié)加在光導(dǎo)纖維1上的壓力。馬達(dá)41通過帶狀傳動機(jī)構(gòu)42轉(zhuǎn)動下夾送輥38。圓柱形導(dǎo)向器44裝在座36上，一對輥?zhàn)?7和38的出口側(cè)。
控制裝置47裝在密封容器11的外邊，它接收由纖維調(diào)節(jié)敏感器31探測到的指示光導(dǎo)纖維松緊程度的信號。再按探測到的松緊程度控制送線速度。光導(dǎo)纖維的插入速度隨著管5和光導(dǎo)纖維1之間的摩擦力，帶動氣體的壓力等變化而變化。如果光導(dǎo)纖維1的前進(jìn)速度大于送線速度，則把光導(dǎo)纖維朝后拉，向后拉可能會拉斷光導(dǎo)纖維1或阻礙它的前進(jìn)。另一方面，如果前進(jìn)速度低，光導(dǎo)纖維1松馳會纏繞在密封容器內(nèi)，因而妨礙它的前進(jìn)。有鑒于此，送進(jìn)管子的光導(dǎo)纖維1必須具有合適的松緊度。如果松度太小，控制裝置47則會加速馬達(dá)24的轉(zhuǎn)動，并帶動卷筒23轉(zhuǎn)動。另一方面，如果松度太大，則降低馬達(dá)24的轉(zhuǎn)動速度。
渦流發(fā)生器51通過球軸承59可轉(zhuǎn)動地安裝到堵頭16上。正如圖2到圖4所示，渦流發(fā)生器51包括圓柱部分52和漏斗狀部分56，漏斗狀部分56包住圓柱部分52的前半部分。圓柱部分52上有一允許光導(dǎo)纖維穿過的軸向孔53。光導(dǎo)纖維進(jìn)口53通過繞圓柱部分52的圓周部分的四個進(jìn)口54與漏斗狀部分相聯(lián)。在圓柱部分52的外圓和漏斗狀部分56之間裝有葉片57，以此來分開鄰近的進(jìn)口54。葉片57相對于圓柱部分52扭曲。來自密封器11的氫氣通過漏斗狀部分56和圓柱部分52流入管5中。通過進(jìn)口從漏斗部分56迅速流入圓柱部分52的氫氣轉(zhuǎn)動渦流發(fā)生器51，因而在氫氣流中產(chǎn)生渦流。于是，所產(chǎn)生的渦流使光導(dǎo)纖維1在圓柱部分52內(nèi)產(chǎn)生脈動。
密封容器11的進(jìn)口側(cè)通過氣門62調(diào)壓閥63、含有吸濕劑的干燥過濾器64和停氣閥65連到氫氣
61上。氫氣
內(nèi)的氫氣壓為150Kg/cm2。調(diào)壓閥63將150Kg/cm2的氫氣壓力減至40Kg/cm2。
在密封容器11內(nèi)管67附近裝有一加熱器71，一個溫度敏感器72裝在內(nèi)管67的端部附近。當(dāng)來自氫氣
61的氫氣進(jìn)入密封容器11時，由于絕熱膨脹的結(jié)果，氣體溫度將下降。隨著溫度的下降，容器中含有的濕氣可能會凝聚和附著到光導(dǎo)纖維1的表面和裝置21、31、35等上。為避免這種冷凝用加熱器71加熱氫氣。溫度控制器73按溫度敏感器72的信號控制加熱器71。
在密封容器11中裝有纖維式觀察器75，用以觀察容器11內(nèi)光導(dǎo)纖維1的進(jìn)給情況。在密封容器11上還裝有旁路閥76，壓力表77和排氣閥78。
在密封容器11的出口側(cè)裝有振動臺81。支撐振動臺81的基架82牢固地將它固定在地板9上，使它不發(fā)生振動。支撐振動臺面的螺旋形彈簧83安裝在基架82的四個頂角上。
如圖5所示，平的方形的振動臺面84通過支撐彈簧83裝在基架82上。支撐框架86從振動臺面84的底面向下伸出。
轉(zhuǎn)臺87裝在振動臺面84的支架86上。蝸輪傳動機(jī)構(gòu)88轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺87，一對振動馬達(dá)91裝在轉(zhuǎn)臺87上。馬達(dá)91在方位和位置上都相對于振動臺面84的中心軸C對稱安置或轉(zhuǎn)動180度。振動馬達(dá)91安置在這樣一個位置，它的轉(zhuǎn)動軸平行于含有上述中心軸C的垂直平面，同時相對地與振動臺面84傾斜75度。傾角可按需要通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺87加以改變。在每個振動馬達(dá)91的轉(zhuǎn)動軸的兩端固定有不平衡的重塊92，不平衡重塊92轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力對振動臺面84加上垂直的振蕩力。一對振動馬達(dá)91在同樣的方向轉(zhuǎn)動，它們具有同樣的頻率和振幅，由這對振動馬達(dá)91產(chǎn)生的復(fù)合振蕩使振動臺面84沿一螺旋線振動，該螺旋線的中心軸與振動臺面84的中心線C相一致。由于振動臺面84是通過支撐彈簧83安裝在基架82上的，所以振動臺面84的振蕩并不傳到基架82上。
用螺栓螺母98將筒子94裝在振動臺面84的頂部，這樣使振動馬達(dá)91的振蕩傳輸?shù)剿厦妫沧?4的軸基本與振動臺面84的中心軸C相一致。光導(dǎo)纖維1將通過的管5的線圈7纏繞在筒子94上，光導(dǎo)纖維1從管5的線圈7的下端送入，為了使光導(dǎo)纖維1不產(chǎn)生過大的彎曲應(yīng)力，線圈7的直徑必須不小于150mm，在這個優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)涂樹脂的光導(dǎo)纖維作光導(dǎo)纖維1，鋼管作管5。如圖6所示，筒子94的圓筒上開有槽96，以便沿著筒子的軸連續(xù)升降，纏繞的管5緊貼著槽96。筒子94的振蕩被精確地傳到緊貼筒子94的圓筒的槽的管5上。這就確保光導(dǎo)纖維1平滑、有效地插入管5中。
真空容器101放置在振動臺81的旁邊。在真空容器101的堵頭102上裝有一纖維頂部敏感器104。它由相對安置的發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。
真空泵107通過管道連到真空器101上。
下面將描述采用上述裝置將光導(dǎo)纖維1插入管5的方法。
首先，將小車19從密封容器11中拉出，把輕輕地纏繞著預(yù)涂層光導(dǎo)纖維1的卷筒23裝在軸承座22上，從卷筒23上放開的光導(dǎo)纖維1的長度最好能通過環(huán)29，纖維進(jìn)給敏感器31、光導(dǎo)纖維送線器35和導(dǎo)管44。光導(dǎo)纖維1的前端稍稍伸出導(dǎo)管44。然后，將小車9推入密封容器11并蓋上蓋14。此時，光導(dǎo)纖維1處于渦流發(fā)生器51的圓柱部分52內(nèi)。
線圈7由管5繞著筒子94纏繞而成。帶有管5的線圈7的筒子94再用螺栓和螺母固定到振動臺面84上。從筒子94上放開合適長度的管5，它們的端部用金屬緊固件111和112固定到振動臺面84上。管5的進(jìn)口端通過套管式接頭115連到密封容器11的出口管113上?？拷?進(jìn)口端用金屬緊固件118固定到固定臺117上。管5的出口端連到真空容器101的堵頭102上。
為確保光導(dǎo)纖維1順利地進(jìn)入到管5中，在光導(dǎo)纖維1和管5之間必須具有一定量的間隙，最好達(dá)0.1mm或更多一些。同理，管的線圈7的直徑必須不小于150mm，最好不小于300mm。
然后，起動真空泵107，抽空密封容器11，管5和真空容器101，當(dāng)抽真空基本完成后，在保持真空泵107繼續(xù)工作的同時，起動卷線馬達(dá)24、夾送輥馬達(dá)41和振動馬達(dá)91、處于上述方位和位置的振動馬達(dá)91使振動臺面繞中心軸C作螺旋形振動。
當(dāng)氣門62和停氣閥打開時，氫氣迅速通過密封容器11和渦流發(fā)生器流入管5，高速氫氣流攜帶著光導(dǎo)纖維1的先導(dǎo)端進(jìn)入管5，由渦流發(fā)生器51產(chǎn)生的高速氫氣渦流使光導(dǎo)纖維1產(chǎn)生脈動。由于流入管5中而損失的氫氣由氫氣容器61提供新鮮氫氣。因此，密封容器11內(nèi)的壓力總是保持在40kg/cm2。
如果由氫氣流和振動帶動光導(dǎo)纖維1穿過管5的進(jìn)程速度比夾送輥37和38(即夾送輥的圓周速度)送線速度快，一定時器作動驅(qū)動機(jī)構(gòu)(二者圖中未示)，以釋放調(diào)節(jié)螺釘40，使底部夾送輥馬達(dá)41停止。于是光導(dǎo)纖維1越過底部夾送輥38并離開光導(dǎo)纖維送給器35，光導(dǎo)纖維1與底部夾送輥38之間的摩擦力小到不影響光導(dǎo)纖維1的進(jìn)程。
管5中的光導(dǎo)纖維1由迅速流動的氫氣流和光導(dǎo)纖維1之間的摩擦力及光導(dǎo)纖維脈動部分兩側(cè)之間引起的氫氣靜壓差帶動前進(jìn)。管5的振蕩使光導(dǎo)纖維1跳離管5的內(nèi)表面，因此避免管子的內(nèi)表面接觸而產(chǎn)生摩擦力。這個跳動還使光導(dǎo)纖維1暴露在管子中心迅速流動的氫氣流中，加速了光導(dǎo)纖維1向前的進(jìn)程。振蕩使光導(dǎo)纖維1產(chǎn)生脈動，光導(dǎo)纖維1的脈動阻礙氫氣流動。由于氫氣的流速總是大于光導(dǎo)纖維1的前進(jìn)速度，氫氣則從管子的脈動部分偏離，從而產(chǎn)生滑行氣流，脈動部分向下方的靜壓下降，在其上下側(cè)產(chǎn)生氣體壓力差。這個帶動光導(dǎo)纖維1向前的力等于上述壓力差乘以垂直于氫氣流方向(或管軸方向)的平面上的脈動部分的突出面積。這個附加力加速光導(dǎo)纖維1由氫氣加在光導(dǎo)纖維1圓周上的摩擦力和作用在相應(yīng)橫截面上的靜壓力產(chǎn)生的前進(jìn)速度。
振動臺面84繞中心軸C螺旋形地振動，因此管5沿其某一開始的螺旋形軌跡往復(fù)運(yùn)動，這個振動以與振動傳送器同樣的原理將光導(dǎo)纖維1送向前進(jìn)。
正如前面所述，光導(dǎo)纖維1的脈動阻礙氫氣流動，因此對小直徑大長度的管子，在已描述的優(yōu)選實(shí)施例中，密封容器11內(nèi)的氫氣壓力必須保持相當(dāng)大。
當(dāng)密封容器11具有大容量或逐步對密封容器11供給壓縮氣體時，氣流的初始攜帶力不必大到足以確保光導(dǎo)纖維1順利地插入。當(dāng)停氣閥65打開，從容器61引入氫氣到密封容器11中時，更特殊地說，管子進(jìn)口的氣流速度可以不大到足以產(chǎn)生需要送光導(dǎo)纖維1的力。在這種情況下，光導(dǎo)纖維1必須用手或夾送輥那樣的機(jī)械預(yù)先插入管中，管中的氣流將在預(yù)先插入的光導(dǎo)纖維上施加合適的攜帶力。初始插入長度范圍從數(shù)米到10多米，這取決于管子和光導(dǎo)纖維的尺寸和表面情況，壓縮氣體的壓力和種類等等。
光導(dǎo)纖維1可以從管5線圈的上面提供，管的線圈可以使其軸水平放置。管5的線圈可用電磁振動臺振蕩，為使光導(dǎo)纖維1更好地插入管5中，線圈必須振動，頻率不小于1Hz，最好不小于10Hz，總的振幅不小于1μm，最好不小于0.1mm。振動頻率和振幅的上限必須是使光導(dǎo)纖維1保持在不被振動損壞的盡可能高的量級上。也可以使用超聲振動。但是不管是那種振動，都必須起碼具有一個分量，該分量垂直于穿過管5前進(jìn)的光導(dǎo)纖維1。另外，振動的最大垂直加速度最好應(yīng)不小于重力加速度。當(dāng)壓縮氣體加上大的攜帶力時，可以限制在垂直于光導(dǎo)纖維行程的方向上管5線圈的振動，這樣，光導(dǎo)纖維1單獨(dú)由氫氣流帶動前進(jìn)，而沒有振動的輔助。
當(dāng)裝在真空容器101的堵頭102上的纖維端部敏感器探測到帶動向前的光導(dǎo)纖維1的先導(dǎo)端時，停氣閥65關(guān)閉以停止供給氫氣。同時卷筒23、振動臺81和真空泵107也停止工作。當(dāng)管中的光導(dǎo)纖維需要有一段剩余長度時，停止供氣、管5的出口端關(guān)閉，然后再一次啟動卷筒23和振動臺81，一直到獲得所要求的剩余長度時為止。
優(yōu)選實(shí)施例Ⅱ圖7表示本發(fā)明的第二個優(yōu)選實(shí)施例。在圖7中，與圖1a和1b中類似的零件用同樣的參照號表示，同時省掉關(guān)于它們的描述。
在本實(shí)施例中，將光導(dǎo)纖維1從密封容器11供給管5的設(shè)備不同于以前描述的第一個優(yōu)選實(shí)施例。裝有光導(dǎo)纖維1的頂部開口容器123安裝在一球形密封容器121中。頂部開口容器123由外圓柱124、內(nèi)圓柱125和圓錐臺形的蓋126構(gòu)成。蓋126采用緊固帶式構(gòu)件126可拆卸地安裝在外圓柱124上，導(dǎo)向環(huán)129裝到內(nèi)圓柱125的上端。類似于上述第一個實(shí)施例的光導(dǎo)纖維送線器35裝在蓋126的頂部。
下面描述用這第二個實(shí)施例將光導(dǎo)纖維1插入管5的方法。
光導(dǎo)纖維1預(yù)裝在頂部開口容器123內(nèi)，在頂部開口容器123內(nèi)的光導(dǎo)纖維1是分層纏繞的。因此，拉出頂部開口容器123外的光導(dǎo)纖維1從最上面的圈上取出，隨著工作的進(jìn)行，逐漸下移。在這種情況下，光導(dǎo)纖維1每圈最大捻絞360度。在向前進(jìn)的過程中，捻絞的光導(dǎo)纖維1卷繞起來以回復(fù)到原來的形狀，因此對進(jìn)程產(chǎn)生阻力，防礙了插入工作。因此，當(dāng)將光導(dǎo)纖維頂裝在頂部開口容器123中時應(yīng)在其相反方向捻絞，這樣以后的捻絞得以補(bǔ)償在頂部開口容器中的光導(dǎo)纖維1與繞在卷筒上的不一樣，它不會卷曲。將出去的光導(dǎo)纖維1沒有后來出去的光導(dǎo)纖維1構(gòu)成的慣性阻力，這就助消了圖1所示的提供光導(dǎo)纖維調(diào)節(jié)敏感器31的要求。
正如在第一個優(yōu)選實(shí)施例中一樣，管5的線圈繞著筒子94制成，筒子94固定在振動臺面84上。然后用金屬套類構(gòu)件將管5的進(jìn)口端連到密封器11上的出口管113上。為確保在初插入階段有合適的攜帶力作用在光導(dǎo)纖維1上。用光導(dǎo)纖維送線器35將光導(dǎo)纖維1的先導(dǎo)端拉出密封容器121幾米。拉出的先導(dǎo)端推入管5，下面的操作，諸如起動振動馬達(dá)91，為密封容器121供氫氣都類似于第一優(yōu)選實(shí)施例。如果由氫氣流和振動帶動的光導(dǎo)纖維1進(jìn)入管中的速度大于光導(dǎo)纖維送線器35的送線速度(亦即卷送輥的圓周速度)，那末光導(dǎo)纖維送線器象第一個優(yōu)選實(shí)施例那樣不連續(xù)地送給光導(dǎo)纖維1。
在第二個優(yōu)選實(shí)施例中，光導(dǎo)纖維1從頂部開口容器123中垂直拉出插入管5中的長度，因此，它不會象在第一個實(shí)施例中變松，于是可取消光導(dǎo)纖維送線卷筒23和纖維調(diào)節(jié)敏感器31，這樣簡化了整個裝置的結(jié)構(gòu)。
示例用圖1a和1b所示的裝置，在下列條件下已將光導(dǎo)纖維插入鋼管中。
(1)樣品鋼管線圈一鋼管長1000米，外徑1.0mm，內(nèi)徑0.8mm，纏繞在柱體直徑為1200mm的鋼筒上。
光導(dǎo)纖維直徑為0.4mm的光導(dǎo)纖維由直徑為125μ的涂復(fù)硅樹脂的石英玻璃線狀物構(gòu)成。
(2)壓縮氣體壓力為40kg/cm2的氫氣。
(3)振動條件
頻率20Hz振動角15度總振幅1.25mm最大的垂直加速度1.5g(4)脈動節(jié)距約100mm總脈動幅度約0.3mm(5)插入數(shù)據(jù)纖維行程速度125m/分鐘插入時間8分鐘本發(fā)明不僅限于已描述的特殊優(yōu)選實(shí)施例。
在剛才所述的例子中，如果不使用渦流發(fā)生器、管子也不振動，就不可能將長度超過350m的光導(dǎo)纖維插入管中，纖維的前進(jìn)速度是20m/分鐘。
如果管子的內(nèi)徑和光導(dǎo)纖維直徑之間的關(guān)系允許，不僅是單根光導(dǎo)纖維，而且多根纖維亦可插入管子中。上面描述的優(yōu)選實(shí)施例中采用了預(yù)涂復(fù)線狀物制成的光導(dǎo)纖維和鋼管。當(dāng)然本發(fā)明不僅限于上述兩種的聯(lián)合，各種變化都是可能的。例如光導(dǎo)纖維或光纜可以插入鋁管或合成樹脂的管中。除光導(dǎo)纖維外，任何其它類型的線狀物、凡只要能由氣流攜帶前進(jìn)的都能插入管中。壓縮氣體不僅限于氫氣，亦可使用空氣、氬氣或其它合適的氣體。管5的出口端可以敞開到大氣中而不是連到其空容器101上。
如果管5的振動具有向前向后分量的振動幅度對線狀物會加上較大的脈動。管子間隙式振動是傳導(dǎo)的，會減小損壞插入線狀物的危險(xiǎn)。如果管子僅為數(shù)十米那樣短，管子可在筆直的條件下振動，對于長管子，纏繞起來將減少管子處理的困難，并能確保在整個長度上的有效振動。
為產(chǎn)生脈動渦流，不僅可用圖2到圖4的裝置，也可采用圖9所示的渦流發(fā)生器131。該渦流發(fā)生器131包括圓柱體132和軸向放置光導(dǎo)纖維進(jìn)口133，兩個氣體進(jìn)口134從圓柱體132的外表面通到纖維進(jìn)口133，氣體進(jìn)口134相對于纖維進(jìn)口133來說是傾斜的，正如在第一個優(yōu)選實(shí)施例中一樣，這種渦流發(fā)生器131通過一個球軸承59裝到密封容器11的堵頭16上。壓縮氣流旋渦式地從氣體進(jìn)口134流入纖維進(jìn)口133。當(dāng)圓柱體132轉(zhuǎn)動時，在氣流中就出現(xiàn)渦流，因此在纖維進(jìn)口133對光導(dǎo)纖維1加上了脈動。
另外，波動式或間隙式的氣流能引起光導(dǎo)纖維脈動。圖10和11的脈動發(fā)生器可產(chǎn)生波動式或間隙式氣流。圖10的脈動發(fā)生器包括圓柱體141和軸向放置的纖維通道143。高壓氣體進(jìn)口144從圓柱體的外表面導(dǎo)入纖維通道143。該脈動發(fā)生器141裝到圖1a所示的密封容器11的出口管113上。高壓氣體進(jìn)口144通過管道與密封容器11相連，在管道中裝有電磁停氣閥。通過打開和關(guān)閉電磁停氣閥，其頻率不少于1Hz，高壓氣體間隙式地導(dǎo)入纖維通路143，因此產(chǎn)生了波動式或間隙式高壓氣流、使光導(dǎo)纖維1脈動。圖11的脈動發(fā)生器151包括圓柱體152和軸向安置的纖維通道153。排氣口154從圓柱體的外表面通到纖維通道153。脈動發(fā)生器151裝到圖1a所示的密封容器11的出口管113上，排氣口154通過管道157敞開到空氣中，管道中裝有電磁停氣閥156。通過打開和關(guān)閉電磁停氣閥156，其頻率不小于1Hz，纖維通道153中的高壓氣體間隙式地通過管道157釋放到大氣中，因此波動式或間隙式的高壓氣流對光導(dǎo)纖維1加上脈動。
圖10和11中所示的脈動發(fā)生器141和151可聯(lián)合使用。
另外，把圖12所示的葉片161裝到光導(dǎo)纖維的先導(dǎo)端也可產(chǎn)生脈動。葉片161由一薄片塑料或金屬制成，高壓氣流振顫葉片161引起光導(dǎo)纖維1脈動。
按照光導(dǎo)纖維1和管5的尺寸情況，可以取消第一個實(shí)施例的渦流發(fā)生器51，反之，在第二個實(shí)施例中亦可使用渦流發(fā)生器。
權(quán)利要求
1.一種將一線狀物插入管子的方法包括下列步驟將線狀物(1)放入密封容器(11或121)中；把線狀物(1)的先導(dǎo)端插入連到密封容器(11或121)的管(5)的一端上，或?qū)⒕€狀物(1)的先導(dǎo)端放在管(5)一端的前面；將壓縮氣體供入密封容器(11或121)；壓縮氣體從一端進(jìn)入管(5)，壓縮氣流攜帶著密封容器(11或121)的線狀物(1)在管(5)中向前，密封容器(11或121)中的氣壓足以高到使管(5)中任何一點(diǎn)的氣體平均流速高于線狀物(1)的前進(jìn)速度；其特征在于對通過管(5)前進(jìn)的線狀物(1)加上正向的縱向脈動。
2.按照權(quán)利要求1的一種將線狀物(1)插入管子的方法，其中線狀物(1)的脈動是通過振動管(5)而引起的。
3.按照權(quán)利要求2的一種將線狀物插入管子的方法，其中線狀物(1)的脈動是由壓縮氣體的渦流引起的。
4.按照權(quán)利要求2的一種將線狀物插入管子的方法，其中線狀物(1)的脈動由一葉片(161)類構(gòu)件裝到線狀物(1)的先導(dǎo)端從而由壓縮氣流振顫它而引起的。
5.按照權(quán)利要求2的一種將線狀物插入管中的方法，其中線狀物(1)的脈動由起碼兩種下列方法的聯(lián)合而引起的管(5)的振動;在壓縮氣流中產(chǎn)生渦流;在線狀物(1)的先導(dǎo)端裝上葉片(161)，由壓縮氣流振顫它。
6.按照權(quán)利要求(2)的一種將線狀物插入管子中的方法，其中氣流是波動式的或間隙式的。
7.按照權(quán)利要求2的一種將線狀物插入管中的方法，其中管(5)受到一振幅具有垂直于管(5)中心線的一個分量的振動。
8.按照權(quán)利要求(2)的一種將線狀物插入管子中的方法，其中管(5)振動，使線狀物(1)受到作用在其行程方向上力。
9.按照權(quán)利要求(2)的一種將線狀物插入管子中的方法，其中管(5)振動，使線狀物(1)受到作用在其行程方向相反方向的力。
10.按照權(quán)利要求(2)的一種將線狀物插入管子中的方法，其中振動頻率不小于1Hz，最大的垂直加速度不小于重力加速度。
11.按照權(quán)利要求(2)的一種將線狀物插入管子中的方法，其中管(5)受到間隙式地振動。
12.按照權(quán)利要求1到11的任一權(quán)利要求的一種將線狀物插入管子中的方法，其中線狀物(1)完全從密封容器(11或121)送入管(5)，其速度與插入速度相一致。
13.按照權(quán)利要求12的一種將線狀物插入管子中的方法，其中線狀物(1)在管(5)的進(jìn)口端前放松了。
14.按照權(quán)利要求13的一種將線狀物插入管子中的方法，其中線狀物(1)從密封容器(11或121)進(jìn)入管(5)中的送線速度按管(5)進(jìn)口端探測到的線狀物(1)的松度進(jìn)行控制。
15.一種用氣流將線狀物(1)插入管(5)中的裝置包括密封容器(11或121)，裝在密封容器(11或121)內(nèi)的供線裝置(21)，一個連到密封容器(11或121)上的供氣源(61)，和一個將線狀物要插入的管(5)的一端連到密封容器(11或121)上的適配器(115);其特征在于具有給線狀物(1)以正向脈動的裝置(51，81，131，142，151或161)。
16.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子的裝置，其中供線裝置(21)由一卷筒(23)和驅(qū)動卷筒(23)的構(gòu)件(24)組成。
17.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子的裝置，其中供線裝置(21)包括一個頂部開口的容器(123)，該容器內(nèi)包含纏繞層的線狀物(1)，該線狀物(1)從纏繞層的頂部向上拉出容器(123)。
18.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管中的裝置，其中在密封容器(11)內(nèi)裝有送線器(35)。
19.按照權(quán)利要求18的一種將線狀物插入管子的裝置，其中送線器(35)包括一對將線狀物輕輕地固持其間的夾送輥(37和38)和驅(qū)動夾送輥的裝置(41)。
20.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管中的裝置，其中給線狀物(1)以正向脈動的裝置包括一振動管(5)的振動臺(81)。
21.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子的裝置，其中給線狀物(1)以正向脈動的裝置包括振動臺(81)，它在垂直于管(5)的中心線上有一個振幅分量來振動管(5)。
22.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子的裝置，其中給線狀物(1)以正向脈動的裝置由渦流發(fā)生器(51)構(gòu)成，該渦流發(fā)生器具有圓柱部分(52)、包含圓柱部分(52)前半部的漏斗狀部分(56)，在圓柱部分(52)上的軸向線狀物進(jìn)口(53)、連接上述線狀物進(jìn)口(53)和漏斗狀部分(56)的進(jìn)氣口(54)，和裝在圓柱部分(52)外表面和漏斗狀部分(56)之間相對圓柱部分(52)扭曲的葉片(57);圓柱部分(52)的前端可轉(zhuǎn)動地裝到密封容器(11或121)的出口上。
23.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子中的裝置，其中線狀物(1)以正向脈動的裝置包括一渦流發(fā)生器(131)，它有圓柱部分(132)，與線狀物進(jìn)口(133)同軸;氣體進(jìn)口(134)相對于線狀物進(jìn)口(133)來說是傾斜的，并從圓柱部分(132)的外表面通到線狀物進(jìn)口(133)，圓柱部分(132)的前端可轉(zhuǎn)動地安裝到密封容器(11或121)的出口處。
24.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子中的裝置，其中給線狀物(1)以正向脈動的裝置包括一脈動發(fā)生器(141)，它有圓柱部分(142)、與線狀物通道(143)同軸;壓縮氣體的進(jìn)口(144)從圓柱部分(142)的外表面通到線狀物通道(143)，壓縮氣體的進(jìn)口(144)通過管道(147)與密封容器(11或121)相連，在管道中裝有電磁停氣閥(146)，該脈動發(fā)生器裝到密封容器(11或121)的出口管(113)上，通過打開和關(guān)閉電磁停氣閥(146)間隙式地對線狀物通道(143)供給壓縮氣體。
25.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子中的裝置，其中給線狀物(1)以脈動的裝置包括一脈動發(fā)生器(151)，它有與線狀物通道(153)同軸的圓柱部分(152)，和從圓柱部分(152)的外表面到線狀物通道(153)的排氣口(154)，排氣口(154)通過裝有電磁停氣閥(156)的管道(157)，敞開到大氣中，該脈動發(fā)生器(151)裝到密封容器(11或121)上的出口管(113)上，通過打開和關(guān)閉電磁停氣閥(156)，間隙式地通過管道(157)將壓縮氣體釋放到大氣中。
26.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子中的裝置，其中給線狀物(1)以脈動的裝置包括第一和第二個脈動發(fā)生器(141，151);第一個脈動發(fā)生器(141)具有與線狀物通道(143)同軸的圓柱部分(142)，和從圓柱部分外表面通向線狀物通道(143)的壓縮氣體進(jìn)口(144)，該壓縮氣體進(jìn)口(144)通過管道(147)與密封容器(11或121)相聯(lián)，管道(147)中裝有電磁停氣閥(146)，第一個脈動發(fā)生器(141)裝到密封容器(11或121)上的出口管(113)上;第二個脈動發(fā)生器(151)具有與線狀物通道(153)同軸的圓柱部分(152)，和從圓柱部分(152)的外表面到線狀物通道(153)的排氣口(154)，排氣口(154)通過裝有電磁停氣閥(156)的管道(157)敞開到大氣中，第二個脈動發(fā)生器(151)裝到密封容器(11或121)的出口管(113)上;通過打開和關(guān)閉第一個脈動發(fā)生器(141)的電磁停氣閥(146)，間隙地供給線狀物通道(143)壓縮氣體，通過打開和關(guān)閉第二個脈動發(fā)生器(151)的電磁停氣閥(156)，間隙地通過管道(157)將壓縮氣體釋放到大氣中。
27.按照權(quán)利要求15的一種將線狀物插入管子中的裝置，其中給線狀物(1)以正向脈動的裝置包括一裝在線狀物(1)的先導(dǎo)端的葉片(161)。
28.按照權(quán)利要求15，16和18到24的任意一個的一種將線狀物插入管子中的裝置包括用以探測管(5)進(jìn)口端前部的線狀物(1)的松度的裝置，和按照探測出的松度量來控制線狀物(1)從供線裝置(21)進(jìn)入管(5)的送線速度的裝置。
全文摘要
密封容器的壓縮氣體從管子的一端供入，攜帶密封容器中的線狀物向前進(jìn)入管中，密封容器中的氣壓足夠高到使管中任一點(diǎn)的氣流平均速度大于線狀物的進(jìn)程速度，給在管中向前的線狀物以正向的縱向脈動。流動氣體和線狀物表面之間的摩擦力、作用在線狀物相應(yīng)截面上的靜壓力以及線狀物脈動部分兩邊的靜壓差共同作用帶動線狀物前進(jìn)。
文檔編號G02B6/04GK1041223SQ8810659
公開日1990年4月11日 申請日期1988年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月12日
發(fā)明者荒木信夫, 田畑和文, 橫井清水, 足立忠美 申請人:日鐵溶接工業(yè)株式會社