本發(fā)明屬于光纜領(lǐng)域，涉及一種輕型光電綜合纜，尤其涉及一種適于單人反復(fù)收放的輕型光電綜合纜。

背景技術(shù)：

目前不少用戶對尺寸小、重量輕且可適于單人快速反復(fù)收放的輕型光電綜合纜的需求有了進一步的增加，但市場上常規(guī)光電綜合纜由于尺寸較大、重量較重等缺點，無法滿足輕型光電綜合纜的特殊要求，不能在野外、車載、艦載和機載等應(yīng)用環(huán)境中快速便捷反復(fù)收放使用，故發(fā)明輕型光電綜合纜十分必要。

目前市場上使用的常規(guī)光電綜合纜，如圖1所示，由電線1’、中心元件2’、光纖單元3’、聚酯薄膜包帶4’、芳綸纖維5’及聚氨酯外護套6’組成，電線1’和光纖單元3’絞合在中心元件2’周圍，在電線1’和光纖單元3’的外部包覆有聚酯薄膜包帶4’，在聚酯薄膜包帶4’外部依次包覆有芳綸纖維5’和聚氨酯外護套6’。該種結(jié)構(gòu)的光電綜合纜雖然具有柔軟、可反復(fù)收放的特點，但是由于外徑較大和重量較重，不能實現(xiàn)單人快速反復(fù)收放，無法滿足機動性和便捷性要求。由于常規(guī)光電綜合纜是采用普通G.652單模光纖，彎曲半徑較大，在實際使用過程中，當遇到小彎曲半徑情況會出現(xiàn)光纖附加衰減增加，情況嚴重時會出現(xiàn)光纖斷裂造成光路不通的現(xiàn)象。常規(guī)光纖在拉絲和篩選過程中，表面會產(chǎn)生微裂紋，在實際使用過程中，由于空氣中水分子浸蝕會導致光纖表面微裂紋劣化，情況嚴重時會造成光纖斷裂，影響光電綜合纜長期使用壽命和可靠性。常規(guī)光電綜合纜通常將光電綜合纜芯絞合、加強層鎧裝和外護套擠塑分為三道或兩道工序分別進行加工，生產(chǎn)效率較低，光電綜合纜結(jié)構(gòu)較松散，在反復(fù)收放使用環(huán)境中性能不穩(wěn)定性和可靠性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種光電綜合纜及其制備方法，在保證具有常規(guī)光電綜合纜的機械和環(huán)境等綜合性能的基礎(chǔ)上，通過光電綜合纜結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低光電綜合纜的尺寸和重量，適于單人快速反復(fù)收放，有效實現(xiàn)光電傳輸、使用機動性和便捷性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的：

一種光電綜合纜包括由內(nèi)而外依次設(shè)置的纜芯、加強層4和外護套5，其特征在于：所述纜芯為外徑相同的兩根緊套光纖1和兩根電線3絞合在一根中心元件2周圍制成的四芯對稱相間絞合結(jié)構(gòu)，所述緊套光纖1包括設(shè)置有涂覆層的光纖和緊套層，所述光纖的直徑為0.2mm～0.4mm。

進一步的，所述緊套光纖1內(nèi)的光纖為單模光纖或多模光纖。

進一步的，所述緊套光纖1緊套層的材料為尼龍或熱塑性聚酯彈性體Hytrel或阻燃聚氨酯或阻燃彈性體，所述緊套層外徑為0.4mm～0.8mm。

進一步的，所述中心元件2的材料為玻璃棒(FRP)或芳綸棒(KFRP)或?qū)щ娊饘俳z。

進一步的，所述加強層4的材料為芳綸纖維或玻璃纖維或碳纖維或PBO。

進一步的，所述外護套5的材料為阻燃聚氨酯或阻燃彈性體，外護套的壁厚≥0.4mm。

進一步的，所述電線3外徑為0.4mm～0.8mm，所述電線3中包括導體和絕緣體，所述導體材料為銅線或銅絞線或帶鍍層銅線或帶鍍層銅絞線，導體外徑為0.2mm～0.4mm；所述絕緣體材料為聚乙烯或氟塑料或聚氯乙烯或橡膠。

進一步的，所述纜芯的外徑為1.0mm～2.0mm，所述外徑為3.0mm～4.0mm。

本發(fā)明同時還提供了一種制備光電綜合纜的方法，包括以下步驟：

步驟一：制備緊套光纖

選用光纖二次被覆擠塑機，在收放線張力為0.5N～1.5N的條件下，設(shè)置擠塑溫度為130℃～250℃，在光纖外部以40m/min～100m/min的線速度均勻包覆一層緊套層，經(jīng)水槽冷卻，通過擠管式模具擠塑，制成外徑為0.4mm～0.8mm的緊套光纖；

步驟二：制備電線

選用高溫擠塑機，在收放線張力為1.0N～5.0N的條件下，設(shè)置擠塑溫度為130℃～380℃，在導體外部以40m/min～100m/min的線速度均勻擠塑一層絕緣層，經(jīng)水槽冷卻，通過擠壓式模具擠塑，制成外徑為0.4mm～0.8mm的電線；

步驟三：制備光電綜合纜

將步驟一中制備完成的兩根緊套光纖和步驟二中制備完成的兩根電線以對稱相間絞合的方式絞合在一根中心元件周圍制成光電綜合纜芯，繼而在所述光電綜合纜芯外部均勻鎧裝加強層，并同步擠塑一層外護套，經(jīng)水槽冷卻，采用半擠管式的擠塑模具，制成外徑為3.0mm～4.0mm的光電綜合纜，上述絞合設(shè)備、鎧裝設(shè)備和擠塑設(shè)備串聯(lián)成一次成型裝置。

進一步的，所述光電綜合纜芯的絞合節(jié)距為50mm～100mm，加強層的絞合節(jié)距為200mm～300mm，在收放線張力為5.0N～20.0N的條件下，設(shè)置擠塑溫度為120℃～180℃，在纜芯外部以10m/min～20m/min的線速度均勻擠塑一層外護套。

本發(fā)明可帶來以下有益效果：

1、本發(fā)明光電綜合纜的緊套光纖內(nèi)的光纖選用單模光纖或多模光纖，包括碳涂覆彎曲不敏感單模光纖等特種光纖，光纖類型為G.657，由于G.657型彎曲不敏感單模光纖與常規(guī)G.652型單模光纖模場直徑相近，故彎曲不敏感光纖與常規(guī)光纖互相兼容，光纖具有通用性。本發(fā)明優(yōu)先選用彎曲不敏感單模光纖，彎曲半徑不小于7.5mm甚至可以達到5mm，而常規(guī)G.652單模光纖彎曲半徑不小于15mm，故本發(fā)明的光電綜合纜彎曲性能相比常規(guī)的光電綜合纜更優(yōu)異。

2、本發(fā)明緊套光纖內(nèi)的光纖優(yōu)選碳涂覆彎曲不敏感單模光纖，其應(yīng)變篩選優(yōu)選為2％，而常規(guī)光纖應(yīng)變篩選通常為1％，由于光纖應(yīng)變篩選強度提高了一倍，故光纖使用可靠性也得到提高。碳涂覆光纖是指光纖拉絲過程中在石英包層表面沉積碳層，再涂覆兩層有機樹脂的特種光纖。之所以優(yōu)先選用碳涂覆光纖，是因為光纖在使用和存貯過程中，環(huán)境中的水分能夠通過樹脂涂層達到光纖的石英包層，包層上存在著微裂紋，在應(yīng)力的作用下，水分加速裂紋的擴展導致光纖的壽命降低，而在光纖包層表面涂覆碳層后，碳層能夠有效阻擋水分，從而提高光纖的壽命。碳涂覆光纖的耐靜態(tài)疲勞指數(shù)N值≥100，而普通光纖的N值僅20左右。因此碳涂覆光纖比之普通光纖具有更好的環(huán)境適應(yīng)性，主要體現(xiàn)在光纖在拉伸、彎曲等應(yīng)力作用下的長期使用或儲存的壽命和可靠性。

3、本發(fā)明采用光纖和電線對稱相間絞合結(jié)構(gòu)，選用微細緊套光纖和電線，通過在光纖周圍包覆塑料和導體周圍包覆絕緣層的方法避免光纖和導體之間相互干擾，并通過合適的工藝方法實現(xiàn)微細緊套光纖和電線直接絞合制成光電綜合纜纜芯，極大減小光電綜合纜芯尺寸和重量，從而實現(xiàn)輕型光電綜合纜，光電綜合纜外徑為3.0mm～4.0mm，重量≤12kg/km，完全滿足單人反復(fù)收放特殊要求。而常規(guī)光電綜合纜通常將多根光纖做成一個光單元，再將光單元和多根電線絞合成光電綜合纜芯，這樣制成光電綜合纜尺寸較大和重量較重，光電綜合纜外徑≥7.0mm，重量≥50kg/km，既無法滿足單人反復(fù)收放特殊要求，也不能實現(xiàn)機動性和便捷性。

4、本發(fā)明通過將光電綜合纜芯絞合設(shè)備、加強層鎧裝設(shè)備和外護套擠塑設(shè)備串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)光電綜合纜芯絞合、加強層鎧裝和外護套擠塑同步串聯(lián)一次成型的加工方式，有效減少加工工序、提高生產(chǎn)效率，而常規(guī)光電綜合纜通常將光電綜合纜芯絞合、加強層鎧裝和外護套擠塑分成三道或兩道不同的工序分別進行加工方式，加工工序較多、生產(chǎn)效率較低，并增加多道工序帶來加工風險。采用三道工序同步串聯(lián)一次成型的加工方式，減小光電綜合纜芯、加強層與外護套三者之間縫隙，使光電綜合纜結(jié)構(gòu)也更緊實，在反復(fù)收放使用過程中性能更加穩(wěn)定可靠。

5、本發(fā)明采用半擠管式擠塑模具，通過適當增加擠塑壓力，減小加強層與外護套之間空間，增強加強層與外護套材料附著粘結(jié)力，達到增加外護套壁厚和提高護套同心度等目的，避免在加工過程中由于外護套壁厚薄發(fā)生脫料等情況，并解決在使用過程中由于外護套壁厚薄出現(xiàn)外護套磨破和起皺等情況，使光電綜合纜結(jié)構(gòu)的更加緊湊，提高光電綜合纜在實際使用過程中穩(wěn)定性和可靠性。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)光電綜合纜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明光電綜合纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明光電綜合纜的工藝流程圖。

圖中所示：

1’：電線 2’：中心元件 3’：光纖單元 4’：包帶 5’：芳綸纖維

6’：外護套

1：緊套光纖 2：中心元件 3：電線 4：加強層 5：外護套

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明提供的一種光電綜合纜包括由內(nèi)而外依次設(shè)置的纜芯、加強層4和外護套5，纜芯為外徑相同的兩根緊套光纖1和兩根電線3絞合在一根中心元件2周圍制成的四芯對稱相間絞合結(jié)構(gòu)，緊套光纖1包括設(shè)置有涂覆層的光纖和緊套層。

實施例一

選用光纖二次被覆擠塑機，在收放線張力為0.5N以及擠塑溫度在130℃～200℃之間，在光纖外部以40m/min的線速度均勻包覆一層緊套層，此時光纖為設(shè)置有碳涂覆層的彎曲損耗不敏感單模光纖，光纖的直徑為0.245mm，光纖應(yīng)變篩選為2％，耐靜態(tài)疲勞指數(shù)N為100，緊套層的材料優(yōu)先選取阻燃聚氨酯，緊套層的外徑為0.4mm，繼而經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為30℃～40℃之間，模具采用擠管式，制成外徑為0.4mm的緊套光纖；

再選用高溫擠塑機，在收放線張力為1.0N、擠塑溫度在160℃～250℃之間的條件下，在導體外部以40m/min的線速度均勻擠塑一層絕緣層，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為40℃～60℃，通過擠壓式模具，制成外徑為0.4mm的電線；電線中包括導體和絕緣體，導體材料為銅絞線，導體外徑為0.2mm；絕緣體材料為聚乙烯；

最后將上述制備完成的兩根緊套光纖和兩根電線以對稱相間絞合的方式絞合在一根玻璃棒中心元件周圍制成光電綜合纜芯，光電綜合纜芯的絞合節(jié)距為50mm，纜芯的外徑為1mm，繼而在光電綜合纜芯外部均勻鎧裝芳綸纖維加強層，加強層的絞合節(jié)距為200mm，并同步擠塑一層阻燃聚氨酯外護套，外護套的壁厚為0.4mm，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度在30℃～50℃之間，采用半擠管式的擠塑模具，制成外徑為3.0mm的光電綜合纜，上述絞合設(shè)備、鎧裝設(shè)備和擠塑設(shè)備串聯(lián)成一次成型裝置。

實施例二

選用光纖二次被覆擠塑機，在收放線張力為1.0N以及擠塑溫度在180℃～250℃之間，在光纖外部以70m/min的線速度均勻包覆一層緊套層，此時光纖為設(shè)置有多模光纖，光纖的直徑為0.3mm，光纖應(yīng)變篩選為1％，緊套層的材料優(yōu)先選取熱塑性聚酯彈性體Hytrel，緊套層的外徑為0.6mm，繼而經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為40℃～60℃之間，模具采用擠壓式，制成外徑為0.6mm的緊套光纖；

再選用高溫擠塑機，在收放線張力為5.0N、擠塑溫度在280℃～380℃之間的條件下，在導體外部以70m/min的線速度均勻擠塑一層絕緣層，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為40℃～60℃，通過擠壓式模具，制成外徑為0.6mm的電線；電線中包括導體和絕緣體，導體材料為銅絞線，導體外徑為0.3mm；絕緣體材料為氟塑料；

最后將上述制備完成的兩根緊套光纖和兩根電線以對稱相間絞合的方式絞合在一根芳綸棒中心元件周圍制成光電綜合纜芯，光電綜合纜芯的絞合節(jié)距為70mm，纜芯的外徑為1.5mm，繼而在光電綜合纜芯外部均勻鎧裝碳纖維加強層，加強層的絞合節(jié)距為250mm，并同步擠塑一層阻燃彈性體外護套，外護套的壁厚為0.5mm，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度在30℃～50℃之間，采用半擠管式的擠塑模具，制成外徑為3.5mm的光電綜合纜，上述絞合設(shè)備、鎧裝設(shè)備和擠塑設(shè)備串聯(lián)成一次成型裝置。

實施例三

選用光纖二次被覆擠塑機，在收放線張力為0.8N以及擠塑溫度在180℃～250℃之間，在光纖外部以100m/min的線速度均勻包覆一層緊套層，此時光纖為設(shè)置有涂覆層的彎曲損耗不敏感單模光纖，光纖的直徑為0.4mm，光纖應(yīng)變篩選為1％，緊套層的材料優(yōu)先選取尼龍，緊套層的外徑為0.8mm，繼而經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為30℃～40℃之間，模具采用擠管式，制成外徑為0.8mm的緊套光纖；

再選用高溫擠塑機，在收放線張力為3.0N、擠塑溫度在130℃～200℃之間的條件下，在導體外部以100m/min的線速度均勻擠塑一層絕緣層，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度為30℃～40℃，通過擠壓式模具，制成外徑為0.8mm的電線；電線中包括導體和絕緣體，導體材料為銅線，導體外徑為0.4mm；絕緣體材料為聚氯乙烯；

最后將上述制備完成的兩根緊套光纖和兩根電線以對稱相間絞合的方式絞合在一根銅絲中心元件周圍制成光電綜合纜芯，光電綜合纜芯的絞合節(jié)距為100mm，纜芯的外徑為2mm，繼而在光電綜合纜芯外部均勻鎧裝玻璃纖維加強層，加強層的絞合節(jié)距為300mm，并同步擠塑一層阻燃聚氨酯外護套，外護套的壁厚為0.4mm，經(jīng)水槽冷卻，水槽冷卻溫度在30℃～50℃之間，采用半擠管式的擠塑模具，制成外徑為4.0mm的光電綜合纜，上述絞合設(shè)備、鎧裝設(shè)備和擠塑設(shè)備串聯(lián)成一次成型裝置。

根據(jù)上述技術(shù)方案研制的輕型光電綜合纜與現(xiàn)有常規(guī)光電綜合纜相比，具有尺寸小、重量輕和彎曲性能優(yōu)異等優(yōu)點，能真正滿足單人快速便捷反復(fù)收放的特殊要求，有效實現(xiàn)光電傳輸、使用機動性和便捷性。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。