專(zhuān)利名稱(chēng)：鎧裝光纖組件及形成光纖組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖組件，尤其涉及具有電介質(zhì)鎧裝的光纖組件。
背景技術(shù)：
光纜及組件在部署在預(yù)定環(huán)境中時(shí)應(yīng)保持光學(xué)性能同時(shí)還滿足該環(huán)境的任何其 它要求。例如，用于立管和/或風(fēng)道空間的室內(nèi)光纜可能需要一定阻燃等級(jí)及機(jī)械要求。機(jī) 械特性如壓擠性能、允許的彎曲半徑、及溫度性能部分決定光纜在安裝空間中的安裝和使 用怎樣影響光纜的光學(xué)性能。某些傳統(tǒng)室內(nèi)立管應(yīng)用使用位于金屬互鎖鎧裝層內(nèi)的光纜。“BX鎧裝”或“AC型” 光纜使用這樣的鎧裝。BX鎧裝成螺旋形地卷繞在光纜周?chē)沟面z裝的相鄰圈的邊緣機(jī)械互 鎖以形成鎧裝層?；ユi鎧裝堅(jiān)固但安裝成本高。具體地，金屬鎧裝必須接地以符合電安全 標(biāo)準(zhǔn)。圖1示出了具有金屬(通常為鋁)鎧裝層12的互鎖鎧裝光纜10的幾個(gè)現(xiàn)有技術(shù)例 子。金屬鎧裝層12必須接地，例如以符合國(guó)家電氣代碼(NFPA 120)安全標(biāo)準(zhǔn)。另外，金屬 鎧裝12在壓擠載荷下可能塑性變形(即永久變形)，這可向里擠壓光纜并導(dǎo)致在壓擠載荷 釋放之后永久保持高水平光學(xué)衰減。制造商已嘗試設(shè)計(jì)電介質(zhì)鎧裝光纜以克服傳統(tǒng)金屬鎧裝結(jié)構(gòu)的缺陷。美國(guó)專(zhuān)利 7，064，276公開(kāi)了具有兩層合成樹(shù)脂層的電介質(zhì)鎧裝光纜，其中硬樹(shù)脂層具有沿鎧裝長(zhǎng)度 完全貫穿硬樹(shù)脂層的連續(xù)螺旋槽切口。螺旋槽的硬相鄰邊緣部分鄰接以防止彎曲到低于某 一半徑的程度。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，該設(shè)計(jì)并未向技術(shù)工人提供所有想要的特 征。此外，技術(shù)工人很難認(rèn)出專(zhuān)利‘ 276的光纜是鎧裝光纜，因?yàn)槠渫獗砻婀饣鐖D1所 示的傳統(tǒng)金屬鎧裝光纜很容易由技術(shù)工人識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于具有電介質(zhì)鎧裝的鎧裝光纖組件及具有電介質(zhì)鎧裝的光纜的制造 方法。電介質(zhì)鎧裝可具有與傳統(tǒng)金屬鎧裝光纜類(lèi)似的鎧裝造型。電介質(zhì)鎧裝向其中的光纖 和/或光纖組件提供抗壓擠和抗撞擊能力。在遭受壓擠載荷之后，電介質(zhì)鎧裝恢復(fù)以完全 或整個(gè)恢復(fù)其初始形狀。電介質(zhì)鎧裝還有利，因?yàn)槠涮峁┧Ｍ臋C(jī)械性能而在安裝期間不需要接地時(shí)間和費(fèi)用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，對(duì)于如風(fēng)道和立管應(yīng)用的空間，鎧裝光纖組件可具有適 當(dāng)?shù)娜紵?或煙霧等級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，鎧裝光纖組件的外部光纜護(hù)套可省略以減少制造時(shí)間。 用于形成組件的材料成本也得以降低。應(yīng)當(dāng)理解，前面的概括描述和下面的詳細(xì)描述均呈現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式，且意于 提供用于理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特征的概覽或框架。


包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解。附圖示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，連同 在此進(jìn)行的描述一起用于闡釋本發(fā)明的原理和運(yùn)行。圖1為三個(gè)不同現(xiàn)有技術(shù)互鎖鎧裝光纜的立體圖。圖2為具有電介質(zhì)鎧裝的光纖組件的第一實(shí)施例的側(cè)向剖視圖。圖3為圖2的鎧裝光纖組件的立體圖，其中示出了電介質(zhì)鎧裝的部分縱向截面。圖4為圖2的鎧裝光纖組件沿線4-4的局部截面圖，僅示出了鎧裝和核心光纖組 件護(hù)套。圖5示出了用于向光纖組件施加壓擠載荷的測(cè)試裝置。圖6為圖2的鎧裝光纖組件的特寫(xiě)圖，示出了電介質(zhì)鎧裝的部分縱向截面，該截面 疊加在網(wǎng)格上以表明鎧裝的形狀。圖7為電介質(zhì)鎧裝的一部分的放大圖，進(jìn)一步示出了與其相關(guān)的各個(gè)尺寸。圖8為一般鎧裝造型的一部分的放大立體圖，示出了用于電介質(zhì)鎧裝的有限元建 模的幾何結(jié)構(gòu)。圖9為用于制造電介質(zhì)鎧裝的示例性擠壓成形系統(tǒng)的示意圖。圖10為圖9的擠壓成形系統(tǒng)的十字頭擠壓機(jī)的示意性截面圖。圖11為形成電介質(zhì)鎧裝的另一方法的示意性側(cè)視圖。圖12為十字頭擠壓機(jī)的另一示例性實(shí)施例的局部截面圖，其中壓型部件在十字 頭擠壓機(jī)模具內(nèi)。圖13為示例性擠壓成形系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中壓型部件位于十字頭擠壓機(jī)的外部 并將造型壓印在電介質(zhì)鎧裝內(nèi)。圖14為用于將鎧裝造型壓印在電介質(zhì)鎧裝內(nèi)的示例性滾筒型變形件的立體圖。圖15為使用兩個(gè)滾筒型變形件將鎧裝造型壓印在電介質(zhì)鎧裝內(nèi)的正視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)提及本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其例子在附圖中示出。只要可行，相同 或類(lèi)似的附圖標(biāo)記在所有附圖中將用于指相同或類(lèi)似的部分。圖2為鎧裝光纖組件20的側(cè)剖圖，其中至少一光纖位于電介質(zhì)鎧裝50內(nèi)。圖3 是鎧裝光纖組件20的放大立體圖，其中一部分電介質(zhì)鎧裝50被切去。電介質(zhì)鎧裝50不傳 導(dǎo)且具有包括鎧裝造型54的外表面52，鎧裝造型通常按螺旋形沿縱軸形成。鎧裝50的內(nèi) 表面56也可具有鎧裝造型。如在此使用的，“鎧裝造型”意為表面沿其長(zhǎng)度具有看上去與傳統(tǒng)金屬鎧裝相似的波浪形表面(即沿鎧裝長(zhǎng)度的波浪形狀)。例如，鎧裝造型也可由一系列 間隔開(kāi)的環(huán)形成，這些環(huán)由下陷區(qū)連接。電介質(zhì)鎧裝50是有利的，因?yàn)楫?dāng)遭受壓擠載荷時(shí) 其提供抗壓擠性并恢復(fù)以呈現(xiàn)其初始形狀。電介質(zhì)鎧裝50還可符合規(guī)定的燃燒或煙霧等 級(jí)，及不需要電接地。電介質(zhì)鎧裝50被示為包括單層電介質(zhì)材料，鎧裝50的外表面52為組件20的外 表面。因而組件的制造和材料成本低，因?yàn)椴恍枰獠孔o(hù)套覆蓋鎧裝50。鎧裝50可由剛 性或半剛性材料形成。如在此使用的，“剛性材料”意為肖氏D硬度為約65或更大的材料。 “半剛性材料”具有約55-64的肖氏D硬度。“非剛性材料”具有小于約54的肖氏D硬度。 在一些情形下，肖氏D硬度小于54的材料可用于解決關(guān)于脆性、撓性及其它因素的問(wèn)題。仍然參考圖2，內(nèi)部或核心光纖組件80位于電介質(zhì)鎧裝50內(nèi)并受其保護(hù)。在所示 實(shí)施例中，光纖組件80為具有光纜護(hù)套90及在光纜護(hù)套90內(nèi)穿過(guò)組件20縱向延伸的多 根緊密緩沖光纖94的光纜，光纜護(hù)套90具有外表面92。加強(qiáng)件98如芳族聚酰胺纖維也穿 過(guò)光纜護(hù)套90的內(nèi)部縱向延伸。光纜護(hù)套90具有大致圓形的環(huán)形截面，并具有光滑的弓 形外表面92。外表面92與鎧裝50的內(nèi)表面56相鄰并在沿組件20的長(zhǎng)度的多個(gè)點(diǎn)處接觸 內(nèi)表面56。在一實(shí)施例中，可省略光纜護(hù)套90。作為例子，核心光纖組件80可以是扭絞管纜、單管纜、微模塊光纜、開(kāi)槽纖芯光 纜、松散光纖、管組件等。另外，根據(jù)目前實(shí)施例的光纖組件可包括任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)件如阻水 或遇水膨脹構(gòu)件、阻燃構(gòu)件如帶子、涂層、或其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件。光纖組件80可具有任何適當(dāng) 的光纖數(shù)量如可從北卡羅來(lái)納州Hickory的康寧光纜系統(tǒng)公司購(gòu)得的6光纖、12光纖或24 光纖MIC 光纜。在所示實(shí)施例中，鎧裝50具有“連續(xù)環(huán)形截面”。如在此使用的，“連續(xù)環(huán)形截面” 意為沒(méi)有完全貫穿(即從內(nèi)表面56到外表面52)鎧裝50的螺旋形槽、開(kāi)口、切口或縫。所 示鎧裝50還包括單一、連續(xù)及均勻的層。圖4為圖2的鎧裝光纖組件20沿線4-4的部分截面圖。在圖4中，省略光纖94 和加強(qiáng)件98使得可示出組件20的某些尺寸。為圖示簡(jiǎn)單的目的，電介質(zhì)鎧裝50被示為具 有均勻圓形截面，不反映鎧裝的螺旋形造型。如圖4中所示，核心光纖組件80具有外徑Re及電介質(zhì)鎧裝50具有平均內(nèi)徑民。 示例性電介質(zhì)鎧裝50的內(nèi)表面56也具有波狀鎧裝造型，所以鎧裝的內(nèi)部將沒(méi)有真的半徑。 組件20可包括位于光纖組件80的外表面和電介質(zhì)鎧裝50的內(nèi)表面之間的自由空間100， 通常由間隔AR表示。在光纜護(hù)套90外表面92和鎧裝50內(nèi)表面56之間的間隔A R被示 為護(hù)套圓周周?chē)木鶆蜷g隔的同時(shí)，其實(shí)際上沿光纖組件20的長(zhǎng)度變化，及光纜護(hù)套90和 鎧裝50將在多個(gè)點(diǎn)處實(shí)際上彼此接觸。因此，平均或中值間隔A R可計(jì)算為ARzRfR。。 自由空間100的存在有助于在壓擠事件等期間改善光學(xué)性能，如下所述。作為例子，平均自 由空間間隔A R通常為約2毫米或更小，但自由空間間隔A R的值也可大于2毫米。在一 實(shí)施例中，自由空間間隔AR在0. 1-1.0毫米之間。在第二實(shí)施例中，自由空間間隔AR在 0. 2-0. 8毫米的范圍內(nèi)。在所示實(shí)施例中，自由空間間隔為約0. 5毫米。在設(shè)計(jì)鎧裝光纖組件20時(shí)使用的機(jī)械特性包括最小彎曲半徑、抗沖擊性、抗壓擠 性、拉伸強(qiáng)度、電介質(zhì)鎧裝的耐久性、易塑性變形性、從壓擠載荷恢復(fù)的能力等。材料特性如 硬度、模量等連同幾何結(jié)構(gòu)影響鎧裝光纖組件20的特性/光學(xué)性能。例如，鎧裝50應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ?。作為例子，?duì)于鎧裝50，在應(yīng)變時(shí)的彈性模量為約1200MPa或更大。例 1如圖2中所示的光纖組件具有約9. 2mm的總平均外徑，考慮截面中有一些橢圓變形，鎧裝50的平均厚度在約1. 1-1. 3mm的范圍內(nèi)，光纜護(hù)套90的厚度為約0. 8mm，組件80 的外徑為約6. 3mm，及中值間隔AR在約0. 25-0. 5mm的范圍中。核心組件光纜護(hù)套90由 NAP 16881制成，及鎧裝50由可通過(guò)名稱(chēng)!7G RE 8015B獲得的Teknor Apex阻燃剛性PVC 制成。光纖組件80包括12根阻燃緊密緩沖光纖。鎧裝光纖組件20具有每千米約73. 3公 斤的重量，光纖組件80占每千米約32. 2公斤，及鎧裝50占每千米約41. 1公斤。例 2如圖2中所示的光纖組件具有約10. 6mm的總平均外徑，考慮截面中有一些橢圓變 形，鎧裝50的平均厚度在約2. 2-2. 5mm的范圍內(nèi)，光纜護(hù)套90的厚度為約0. 5mm,核心組件 80的外徑為約5. 2mm，及中值間隔AR在約0. 25-0. 5mm的范圍中。核心組件光纜護(hù)套90 由NAP 16881制成，及鎧裝50由可通過(guò)商品名稱(chēng)GW 2052S從AlphaGary公司獲得的阻燃 半剛性PVC制成。光纖組件80包括12根阻燃緊密緩沖光纖。鎧裝光纖組件20具有每千 米約99公斤的重量，光纖組件80占每千米約23. 1公斤，及鎧裝50占每千米約75. 9公斤。由電介質(zhì)鎧裝50提供的一個(gè)機(jī)械性質(zhì)為其在載荷下的抗壓擠性。圖5示出了在 測(cè)試裝置200中進(jìn)行壓擠載荷測(cè)試的光纖組件20。在圖5中，測(cè)試裝置200包括長(zhǎng)度LP為 10厘米的兩塊剛性板202、204。板202、204構(gòu)造成在光纜的中跨段施加壓縮載荷。板202、 204的邊緣可弄圓使得這些板不會(huì)切入組件20的表面內(nèi)。例如，測(cè)試裝置200可用于測(cè)試 光纖組件20在遭受壓擠載荷后恢復(fù)其初始形狀的能力。在使電介質(zhì)鎧裝50偏斜所需要的 載荷通常低于金屬BX型鎧裝的同時(shí)，變形不與之一樣嚴(yán)重，在去除測(cè)試載荷后組件20傳送 的光學(xué)信號(hào)的大部分或所有衰減解除。相反，金屬鎧裝塑性變形，使得在去除測(cè)試載荷后它 們僅可恢復(fù)少許。鎧裝50的剛性電介質(zhì)材料的彈性性質(zhì)使組件20在壓擠或沖擊之后通常 能恢復(fù)到其初始形狀。對(duì)于PVC 材料，如 FG RE 8015A.8015B 和 8015D 的 Teknor Apex 材料和 AlphaGary Gff 2052S，沿應(yīng)力/應(yīng)變曲線的彈性區(qū)定義電介質(zhì)鎧裝將返回其初始形狀的區(qū)域。電介質(zhì) 鎧裝50的彈性變形區(qū)定義在從撓曲模量測(cè)試產(chǎn)生的應(yīng)力/應(yīng)變曲線上。如果超出彈性區(qū)， 電介質(zhì)鎧裝50產(chǎn)生(或塑性變形)180度相隔及可恢復(fù)到橢圓形狀。根據(jù)目前實(shí)施例的一 方面，電介質(zhì)鎧裝光纜50具有優(yōu)良的抗壓擠載荷性。根據(jù)另一方面，即使如果超出壓擠等 級(jí)如ICEA S-83-596-2001，在去除壓擠載荷后光纖組件20大部分或?qū)嵸|(zhì)上整個(gè)恢復(fù)其初 始形狀。ICEA S-83-596-2001覆蓋計(jì)劃在建筑物中使用的光纖通信光纜。根據(jù)目前實(shí)施例 的光纜也可設(shè)計(jì)成在ICEA S-104-696下測(cè)試之后恢復(fù)，其覆蓋計(jì)劃用于室內(nèi)和室外使用的 光纖通信光纜；及設(shè)計(jì)成在ICEA S-87-640下測(cè)試之后恢復(fù)，其覆蓋計(jì)劃用于室外使用的 光纖通信光纜。壓擠測(cè)試可能導(dǎo)致光纖94中不可接受的光學(xué)衰減。根據(jù)目前實(shí)施例的另一方面， 在所述測(cè)試條件下，假設(shè)光纖94中沒(méi)有光纖被損壞，因壓擠載荷引起的衰減在壓擠載荷去 除之后解除。相反，如果超出BX光纜壓擠/沖擊等級(jí)及鎧裝塑性變形，光纜通常保持受到 夾擠的狀態(tài)，從而導(dǎo)致光纜中出現(xiàn)永久衰減。光纖組件在圖5所示的裝置中可遭受極高載荷下的壓擠測(cè)試。測(cè)試過(guò)程包括在10厘米的軸向長(zhǎng)度LP上施加壓擠測(cè)試載荷(牛頓)。沿兩個(gè)組件的長(zhǎng)度的幾個(gè)不同位置均 進(jìn)行壓擠測(cè)試。對(duì)置的板202、204施加“z”或“壓擠”方向的壓擠載荷，其在組件的每一位 置處與初始、壓擠前外徑對(duì)齊。所測(cè)試光纜組件的平均、壓擠前外徑可用于比較目的，因?yàn)?組件的截面可能具有一定橢圓度。通過(guò)將板202、204 —起沿z方向推進(jìn)以向組件施加初始 壓擠載荷而開(kāi)始測(cè)試。初始載荷將組件壓縮到初始?jí)簲D高度。壓縮組件的高度假定為壓擠 測(cè)試期間板202、204的間隔。施加初始?jí)簲D載荷以在板202、204之間大致對(duì)齊組件鎧裝造 型上的尖峰。之后，壓擠載荷增加到最大力(牛頓)。最大力可對(duì)應(yīng)于任何所希望的峰值。 在最大力時(shí)，組件以最大壓擠載荷下的板間隔(mm)壓在板202、204之間。組件在該載荷下 保持10分鐘。在壓擠載荷下的外徑百分比可計(jì)算為最大壓擠載荷下的板間隔值除以組件 的壓擠前外徑。該計(jì)算表明組件從其壓擠前狀態(tài)壓擠的程度。之后，釋放測(cè)試壓擠載荷，及 使組件恢復(fù)5分鐘。之后，測(cè)量壓擠或z方向的恢復(fù)后的光纜尺寸，現(xiàn)在其高度從初始外徑 降低?；謴?fù)后的外徑百分比反映恢復(fù)后的光纜尺寸值除以組件的壓擠前外徑。根據(jù)目前實(shí) 施例的一方面，剛性PVC如那些用于形成鎧裝50的剛性PVC即使在嚴(yán)重壓縮之后仍使組件 實(shí)質(zhì)上恢復(fù)。對(duì)于鎧裝光纖組件，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到滿足所要求的機(jī)械、低煙、和/或阻 燃特性的困難性。NFPA 262風(fēng)道燃燒等級(jí)特別嚴(yán)格。鎧裝光纖組件的大的可燃聚合物塊使 其很難滿足機(jī)械和燃燒/煙霧要求。鎧裝50的優(yōu)選機(jī)械和燃燒特性在下面的表A中列出。表A 剛性鎧裝層的優(yōu)選性質(zhì) 在一些應(yīng)用中，例2中所述的半剛性鎧裝材料可提供附加的撓性。優(yōu)選的半剛性 材料提供抗壓擠性并具有表B中的機(jī)械特性。表B 半剛性鎧裝層的優(yōu)選性質(zhì) 上述實(shí)施例描述了用于組件構(gòu)件的、符合所希望的機(jī)械和燃燒特性的具體材料。 總的來(lái)說(shuō)，如果計(jì)劃用于室內(nèi)使用，鎧裝光纖組件20為阻燃組件并具有隨預(yù)計(jì)使用空間 而定的所希望阻燃等級(jí)，如風(fēng)道級(jí)、立管級(jí)、通用、低煙無(wú)鹵(LSZH)等。適合電介質(zhì)鎧裝 50的材料可從下述材料中進(jìn)行選擇以符合所希望的等級(jí)聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、阻燃聚乙烯(FRPE)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、 纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)、低煙無(wú)鹵(LSZH)、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚乙 烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PETE)、及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)。使用電介質(zhì)鎧裝的附加優(yōu)點(diǎn)是相比于傳統(tǒng)金屬BX鎧裝設(shè)計(jì)其重量較低。如例1 所示，12光纖電介質(zhì)鎧裝組件20具有約73. 3kg/km的重量。具有金屬BX鎧裝的可比較鎧 裝光纜重達(dá)約135kg/km。該組件的低重量(低于100kg/km)使得組件更容易安裝。根據(jù)目前實(shí)施例的6光纖電介質(zhì)鎧裝組件20具有約62. 6kg/km的重量，其中鎧裝 重約37. lkg/km。具有金屬BX鎧裝的可比較6光纖鎧裝光纜重達(dá)約121. 2kg/km。該組件 的低重量(低于90kg/km)使得組件更容易安裝。根據(jù)目前實(shí)施例的24光纖電介質(zhì)鎧裝組件20具有約115. 8kg/km的重量，其中鎧 裝重約59. 8kg/km。具有金屬BX鎧裝的可比較24光纖鎧裝光纜重達(dá)約182. 6kg/km。該組 件的低重量(低于150kg/km)使得組件更容易安裝。圖6示出了電介質(zhì)鎧裝50的部分縱向截面，該截面疊加在網(wǎng)格G上以表明鎧裝的 形狀。鎧裝造型54具有節(jié)距P，其包括筋蹼102和帶110。節(jié)距P描述大致重復(fù)的形狀，以 螺旋形方式沿組件20的縱軸形成鎧裝造型54。鎧裝造型54的幾何結(jié)構(gòu)在下面結(jié)合所進(jìn)行 的有限元建模詳細(xì)描述。該實(shí)施例的鎧裝造型54通常用具有沿組件20的縱軸按螺旋形形 成的曲線造型形成。影響電介質(zhì)鎧裝的機(jī)械性能的兩個(gè)因素為鎧裝造型的幾何結(jié)構(gòu)和鎧裝 50的材料特性。圖7為圖2的電介質(zhì)鎧裝50的一部分的放大截面圖疊加在網(wǎng)格G上的示圖，其中 示出了鎧裝造型的某些尺寸。電介質(zhì)鎧裝被示為具有筋蹼102和帶110。鎧裝50的帶110 具有厚度T1，及鎧裝50的筋蹼102具有厚度T2。在網(wǎng)格G上，筋蹼厚度T2定義為T(mén)2 = Tl-dfdi，其中外槽深dQ為鎧裝50的帶110和筋蹼102之間的高度差，及內(nèi)槽深&為鎧裝 50的帶110和筋蹼102之間的高度差?？偛凵钔?4為外槽深屯和內(nèi)槽深4的和。電介 質(zhì)鎧裝50具有內(nèi)徑民和等于民+1\的外徑。圖8為具有鎧裝造型的電介質(zhì)鎧裝50的層的一部分的放大立體圖，示出了用于鎧 裝的有限元建模的一般幾何結(jié)構(gòu)/尺寸。圖8示出了成形為非常接近梯級(jí)造型的鎧裝造型， 當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)時(shí)其提供極好的機(jī)械特性。然而，在實(shí)踐中，很難以相當(dāng)高的線速度 制造如圖8中所示的梯級(jí)鎧裝造型。因此，所制造的電介質(zhì)鎧裝具有弄圓或傾斜的造型，如圖7中所示。
圖8示出了鎧裝造型的半節(jié)距P/2 (即，半節(jié)距P/2僅示出了筋蹼102的一部分及 帶110的一部分。鎧裝造型的半節(jié)距P/2具有由長(zhǎng)度Ll (即帶的小部分)、長(zhǎng)度LT(即帶 和筋蹼之間的過(guò)渡部分)和長(zhǎng)度L2(即筋蹼的小部分)的和給出的長(zhǎng)度)。另外，為簡(jiǎn)明 起見(jiàn)，只模擬電介質(zhì)鎧裝的具有鎧裝造型的層，因?yàn)槠溆绊戨娊橘|(zhì)鎧裝的主要機(jī)械特性。因 此，在此筋蹼102具有稱(chēng)為槽長(zhǎng)2 (L2)的長(zhǎng)度，其為長(zhǎng)度L2的兩倍。電介質(zhì)鎧裝50可通過(guò)擠壓成形形成。圖9示出了擠壓成形系統(tǒng)300的示意側(cè)視 圖，其包括具有內(nèi)部301的擠壓機(jī)302，內(nèi)部301之中具有桶303和螺桿310且連到十字頭 組件(“十字頭”)304。為空間參考起見(jiàn)，包括了 X-Y-Z笛卡爾坐標(biāo)，及圖9的圖處于X-Y平 面。擠壓機(jī)302包括螺桿310，其機(jī)械上與電動(dòng)機(jī)組件320連接并由該電動(dòng)機(jī)組件驅(qū)動(dòng)。電 動(dòng)機(jī)組件320包括電動(dòng)機(jī)322及將電動(dòng)機(jī)連接到螺桿310的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)324。材料漏斗330 向擠壓機(jī)302提供擠壓成形材料332，在此為最終形成電介質(zhì)鎧裝50的電介質(zhì)材料。適于 用作擠壓成形系統(tǒng)300的示例性擠壓成形系統(tǒng)在美國(guó)專(zhuān)利4，181，647中公開(kāi)。圖10為在Y-Z平面看到的示例性十字頭304的局部截面特寫(xiě)示意圖。十字頭304 包括具有中央通道350的尖頭348，中央通道350具有輸出端352且其中布置型管360，具 有外表面361、形成管內(nèi)部363的內(nèi)表面362、近(輸出)端364和遠(yuǎn)端365。壓型部件370 位于輸出端352處的外表面361上。在實(shí)施例中，壓型部件370為突出如小塊或隆起。型 管內(nèi)部363具有在光纖組件80軸向穿過(guò)內(nèi)部363時(shí)可容納光纖組件80的大小。型管遠(yuǎn)端 365中央與齒輪374嚙合，繼而由電動(dòng)機(jī)(未示出)以使得型管360在通道350內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方 式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。十字頭304還包括相對(duì)于尖頭348布置的模378以形成錐狀材料通道380，該材料 通道通常包圍中央通道350并具有與通道輸出端352處于同一平面中的輸出端382。材料 通道380連接到擠壓機(jī)內(nèi)部301以從其接收擠壓成形材料332，及在擠壓成形過(guò)程期間使擠 壓成形材料流過(guò)材料通道以形成電介質(zhì)鎧裝。在圖10的十字頭304實(shí)施例中，型管輸出端 365延伸到通道輸出端352之外，使得其上的壓型部件370鄰近材料通道輸出端382。在實(shí) 施例中，型管360和尖頭348合為一體以形成單一工具。在形成鎧裝光纖組件20時(shí)，擠壓成形材料(未示出)流過(guò)材料通道380并從材料 通道輸出端382流出。同時(shí)，光纖組件80通過(guò)型管內(nèi)部363饋送并從型管輸出端364離開(kāi) (因而通過(guò)尖頭348和模378)。其間，型管360經(jīng)齒輪374進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得壓型部件370在 擠壓成形材料流在光纖組件80周?chē)鲃?dòng)時(shí)使其改道(即成形)。隨著光纖組件80移過(guò)壓 型管輸出端364，壓型部件的圓周運(yùn)動(dòng)使擠壓成形材料流改向。壓型部件370的運(yùn)動(dòng)與光 纖組件80的線性運(yùn)動(dòng)組合形成鎧裝造型。型管360相對(duì)于光纖組件80的運(yùn)動(dòng)(其也可旋 轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)速度控制鎧裝造型的節(jié)距。在其它所有條件一樣的情況下，壓型部件370的旋 轉(zhuǎn)速度越高導(dǎo)致鎧裝造型的節(jié)距越短。壓型部件370的大小和形狀特性至少部分控制賦予 電介質(zhì)鎧裝50的外表面52的具體鎧裝造型。盡管擠壓成形流主要在鎧裝內(nèi)部改向，但材 料液面降低使槽部分或完全移到鎧裝的外表面。當(dāng)然，這種類(lèi)型的擠壓成形配置可對(duì)電介 質(zhì)鎧裝的任何層使用。根據(jù)目前實(shí)施例的一部分，由單層電介質(zhì)材料形成鎧裝及省略外部光纜護(hù)套節(jié)約 了成本和處理時(shí)間。例如，形成如圖2和3中所示的光纜組件的鎧裝50的線速度可在12米/分的范圍內(nèi)。加套過(guò)程以24米/分的速度進(jìn)行。因此，省略加套步驟使鎧裝形成過(guò)程 大約減少三分之一。用于形成鎧裝的電介質(zhì)材料可被著色以提供所希望的外觀，及鎧裝的 外部可適合印刷。有其它適當(dāng)?shù)姆椒捎糜谛纬涉z裝造型。作為例子，圖11示意性地示出了初始擠 壓成形為光滑表面的管(即具有右側(cè)所示的光滑外表面)的電介質(zhì)鎧裝50。其后，在硬化 之前，通過(guò)在層內(nèi)應(yīng)用(如按壓)變形件402 (如小塊或指狀體)而在光滑表面的管中形成 外表面52的鎧裝造型54，以使外表面52以與車(chē)床中使用的類(lèi)似方式成形。在該例子中，變 形件402可簡(jiǎn)單地將材料從筋蹼向帶改向，或其可從電介質(zhì)鎧裝50完全去除材料。在一實(shí) 施例中，變形件402靜止不動(dòng)及組件20旋轉(zhuǎn)，而在另一實(shí)施例中，變形件402在電介質(zhì)鎧裝 50軸向前進(jìn)時(shí)在其周?chē)D(zhuǎn)。在又一實(shí)施例中，電介質(zhì)鎧裝50和變形件402均旋轉(zhuǎn)。變形 件402也可組合在擠壓成形工具(模)中。圖12為與圖10中所示類(lèi)似的另一示例性十字頭實(shí)施例304’的示意截面特寫(xiě)圖。 在圖12中，尖頭348和模378構(gòu)造成使得中央通道350與穿過(guò)其流動(dòng)擠壓成形材料的材料 通道組合。型管360的一部分位于尖頭348的內(nèi)部區(qū)域349中，而型管的近端部分位于通 道350內(nèi)使得壓型部件370位于中央通道350內(nèi)并鄰近通道輸出端352。該幾何結(jié)構(gòu)使能 控制擠壓成形材料流，同時(shí)限制模378內(nèi)的擠壓成形材料332。在與圖11中所示類(lèi)似的另一實(shí)施例中，如圖13和14所示，電介質(zhì)鎧裝使用電介 質(zhì)擠壓成形材料332初始擠壓成形為光滑表面的管(即具有右側(cè)所示的光滑外表面)。其 后，在硬化之前，通過(guò)應(yīng)用(如按壓)具有一個(gè)或多個(gè)部件404的變形件402 (如一組齒輪) 而形成外表面52的鎧裝造型54，一個(gè)或多個(gè)部件404壓入電介質(zhì)鎧裝以成形外表面52。圖 14示出了具有外緣403的滾筒型變形件402的實(shí)施例的立體圖，部件404形成在外緣403 中。在該實(shí)施例中，圖13的變形件402可按兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)的組形成以成形所希 望的鎧裝造型。滾筒型變形件404在電介質(zhì)鎧裝硬化之前在其外表面52上滾動(dòng)以壓印鎧 裝造型的部件404。變形件402可將擠壓成形材料332擠壓靠向光纖組件30以消除自由空間100。變 形件402還可以保持所希望的自由空間100量的方式擠壓靠向電介質(zhì)鎧裝50。圖15為使 用兩個(gè)滾筒型變形件將所希望的鎧裝造型壓印在電介質(zhì)鎧裝內(nèi)的正視圖。例 3如圖2中所示的光纖組件具有約7. 4mm的總平均外徑，考慮截面中有一些橢圓變 形，帶厚度為1. 1mm，筋蹼厚度為0.8mm，中值間隔A R為0. 38mm，核心組件外徑為4.45mm， 在核心組件中具有6根光纖。例 4如圖2中所示的光纖組件具有約8. 2mm的總平均外徑，考慮截面中有一些橢圓變 形，帶厚度為1. 1mm，筋蹼厚度為0. 8mm，中值間隔A R為0. 40mm，核心組件外徑為5. 2mm，在 核心組件中具有12根光纖。例 5如圖2中所示的風(fēng)道級(jí)光纖組件具有約10. 5mm的總平均外徑，考慮截面中有一 些橢圓變形，帶厚度為1.3mm，筋蹼厚度為0.9mm，中值間隔A R為0. 40mm，核心組件外徑為 6. 65mm，在核心組件中具有24根光纖。
很顯然，如果對(duì)本發(fā)明的修改和變化在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，則本發(fā)明覆蓋這 些修改和變化。
權(quán)利要求
一種鎧裝光纖組件，包括具有至少一光纖和護(hù)套的光纖組件；及包圍光纖組件并具有內(nèi)表面和外表面的單層電介質(zhì)鎧裝，該電介質(zhì)鎧裝具有鎧裝造型，鎧裝造型具有外徑，其中所述電介質(zhì)鎧裝的外表面形成鎧裝光纖組件的外表面；及所述電介質(zhì)鎧裝的內(nèi)表面接觸所述護(hù)套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝光纖組件在光纖組件和電介質(zhì)鎧裝 的內(nèi)表面之間的中值間隔在約0. 1-1. 5mm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的鎧裝光纖組件，其中所述電介質(zhì)鎧裝由環(huán)形截面的電介質(zhì)材 料組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝包括聚氯乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝具有65或更大的肖氏D硬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝造型具有在約5mm和約30mm之間的 節(jié)距P及在所述節(jié)距P的約20%和80%之間的槽深。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝光纖組件具有低于150kg/km的重量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝具有約1200MPa或更大的彈性模量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鎧裝光纖組件，其中所述電介質(zhì)鎧裝具有在7-15mm范圍內(nèi)的外徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝具有連續(xù)環(huán)形截面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝為單一、連續(xù)及均勻的電介質(zhì)材料層。
12.一種鎧裝光纖組件，包括 具有至少一光纖和護(hù)套的光纖組件；及包圍光纖組件的單層電介質(zhì)鎧裝，該電介質(zhì)鎧裝由具有鎧裝造型和連續(xù)環(huán)形截面的剛 性聚氯乙烯層組成，聚氯乙烯層至少具有300，000psi的拉伸模量，其中所述護(hù)套接觸所述 電介質(zhì)鎧裝。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的鎧裝光纖組件，其中所述電介質(zhì)鎧裝具有在7-15mm范圍內(nèi)的外徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝光纖組件在光纖組件和電介 質(zhì)鎧裝的內(nèi)表面之間的中值間隔在約0. 1-1. 5mm的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝造型具有在約5mm和約30mm之間 的節(jié)距P及在所述節(jié)距P的約20%和80%之間的槽深。
16.一種鎧裝光纖組件，包括 具有至少一光纖的光纖組件；及包圍光纖組件的單層電介質(zhì)鎧裝，該電介質(zhì)鎧裝包括具有鎧裝造型和連續(xù)環(huán)形截面的 電介質(zhì)層，其中護(hù)套接觸所述電介質(zhì)鎧裝；及所述鎧裝造型具有在約5mm和約30mm之間的節(jié)距P及在所述節(jié)距P的約20%和80%之間的槽深。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝為單一、連續(xù)及均勻的電介質(zhì)材料層。
18.一種鎧裝光纖組件，包括 具有至少一光纖和護(hù)套的光纖組件；及包圍光纖組件并具有內(nèi)表面和外表面的連續(xù)環(huán)形截面單層電介質(zhì)鎧裝，該電介質(zhì)鎧裝 具有鎧裝造型，鎧裝造型具有在7-15mm范圍內(nèi)的外徑及在55-64范圍內(nèi)的肖氏D硬度，其 中所述鎧裝光纖組件在光纖組件和電介質(zhì)鎧裝的內(nèi)表面之間的中值間隔在約0. 1-1. 5mm 的范圍內(nèi)；所述電介質(zhì)鎧裝的外表面形成鎧裝光纖組件的外表面；及 所述電介質(zhì)鎧裝的內(nèi)表面接觸所述護(hù)套。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝造型具有在約5mm和約30mm之間 的節(jié)距P及在所述節(jié)距P的約20%和80%之間的槽深。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的鎧裝光纖組件，其中所述鎧裝包括聚氯乙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鎧裝光纖組件，包括具有至少一光纖和護(hù)套的光纖組件；及包圍光纖組件并具有內(nèi)表面和外表面的單層電介質(zhì)鎧裝，該電介質(zhì)鎧裝具有鎧裝造型，鎧裝造型具有外徑，其中所述電介質(zhì)鎧裝的外表面形成鎧裝光纖組件的外表面；及所述電介質(zhì)鎧裝的內(nèi)表面接觸所述護(hù)套。本發(fā)明的鎧裝光纖組件可從壓擠載荷引起的變形恢復(fù)。另外，本發(fā)明鎧裝光纖組件可具有任何適當(dāng)?shù)娜紵?或煙霧等級(jí)以滿足計(jì)劃使用空間的要求。另外，本發(fā)明組件更輕便及制作成本更低。
文檔編號(hào)G02B6/44GK101876733SQ20101017018
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者G·B·伯勒爾, J·L·格林伍德三世, K·A·格里爾, K·D·斯蘭, W·B·尼科爾森 申請(qǐng)人:康寧光纜系統(tǒng)有限公司