Optický kábel a sposob jeho výroby

Číslo patentu: 254030

Dátum: 17.12.1987

Autori: Miertuš Roman, Verbich Otto, Blanárik Miroslav, Kollárik Pavol

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ůiiAD mo VYNÄLEZV (451 Vydané 15 11 88vynález rieši konštrukciu optického kábla s ochrannou vrstvou vytvorenou zo združených sklených vlákien alebo kordov a spôsob výroby takéhoto kábla. Cieľom riešenia je vytvorenie takej geométrickej konfigurácie prvkov konštrukcie optického kábla, aby sa dosiahla požadovaná mechanická odolnost kábla pri zabezpečení ochrany optického vlákna, pri zachovaní centricity uloženia tohto optického vlákna v jadre optického kábla a súčasne sa navrhuje spôsob výroby, ktorý podstatne zvyšuje rýchlosť a plvnulosť jeho výroby.V súčasnosti je známy celý rad konštrukcii optických káblov a spôsobom ich výroby. V zásade je možné rozdeliť ich na štyri smery, Prvý smer je charakterizovaný tým,že optické vlákno alebo vlákna sú umiestnené volne a pohyblivo v priestore vymedzenom napr. pružnými výstupkami, pat. spis jap. 54-26 382, alebo trojuholníkovou zostavou neoptických vlákien väčšieho prierezu, ako je prierez optického vlákna, pat. spis USA 4 166 670 NSR 2749 096, prípadne je uložené v rürkach z plastickej látky, ktoré sú skrutkovite ovinuté okolo nosného mechanicky pevného jadra, nad ktorou konštrukciou je ešte vytvorená vankúšovitá vrstva a plášť, pat. NSR 2513 724. Druhá skupina je charakterizovaná tým, že optickévlákno je umiestnené V ochrannej vrstve,ktorá je vytvorená z ochranných vlákien kovové, resp. nekovové a plastickej látky. Ako predstaviteľa možno uviest riešenie,kde ochranné vlákna sa zalievajü roztokom,ktorý neskôr ztuhne. Tým vznikne pevná a pružná ochranná vrstva, patent. spis NSR 3 127 901, jap. 58-40 162. Podobne je riešené vytvorenie žily optického kábla, kde V termoplastickej látke okolo centrálne umiestieného optického vlákna sú symetricky umiestnené tri kovové nite, ktorých koeficient teplotne rozťažnosti je rovnaký ako u optického vlákna, pat. spis Iap. 59-801. Iné riešenie má ochrannú vrstvu optického vlákna vytvorenú z rúrky v-yplnenej skleným práškom, pat. spis jap. 54-26 381 alebo výplňový materiál je zo styrénových blokov,minerálneho oleja a anorganických dutých Inikrosfér zo skla alebo keramiky, pat, spis USA 4351913. Tretia, najpočetnejšia skupina riešení pozostáva z predĺženého nosného telesa z plastického materiálu, na ktorého povrchu sú vytvorené štrbiny - kanáliky so skrutkovitým priebehom, do ktorého sa vkladá optické vlákno, ktoré je týmito konálikmi volne vedené. Na takto uložené optické vlákno sa potom vytláča alebo inak vytvára izolačný a ochranný obal, pat. spis USA 4199 225 EP 075 637 USA 4156 624.Nakoniec sú tiež známe konštrukcie .optického kábla, kde optické vlákno so sekundárnou izoláciou ochranou sa ovíja skle nými kordami, ktoré vytvárajú ochrannú aťahovoodolnú vrstvu, na ktorú sa nanáša vonkajší plášť.Uvedené riešená majú okrem svojich prednosti aj rad nevýhod. Ako spoločnú nevýhodu je možno uviesť prilišnú komplikovanost konštrukcie, jej mnohoprvkovosť a tým aj materiálovú náročnosť ich výroby. Konštrukcie s volne uloženým optickým vláknom sú nevýhodné z hladiska konektorovania, kde voľný pohyb optického vlákna spôsobuje značné problémy. Konštrukcie s uložením vlákna V štrbinách so skrutkovitým priebehom sú nevýhodné svojou technologicky náročnou výrobou vytláčania štrbinových profilov nosného prvku, ale navyše je treba i technologicky náročné a komplíkované zariadenia na presné uloženie optického vlákna do štrbín. Komplikované je tiež konektorovanie týchto káblov.Konštrukcie káblov, kde je prášková ochranná vrstva, nechránia voči namáhaniu na ťah, ale len na radiálne namáhanie a problém ostáva so zabezpečením centricity optického vlákna. Kombinované ochranné vrstvy z vlákien a tuhnúcich roztokov plastických látok sú komplikovaná čo do materiálového zloženia a technológie. Konštrukcie s nosnými prvkami o vysokej mechanickej pevnosti, na ktorých je skrutkovite ovi D.d 1-d 512-2.d 2.d 12.D.d 2 l-2.dza na ktorej ochrannej vrstve je obvodovo vytvorený plášť. Ochranná vrstva pozostáva z dvoch častí, pričom združené sklené vlák na alebo kordy v dolnej časti sú navzájomparalelné s pravidelným zákrutom S-Z voči osi optického kábla, zatial čo združené sklené vlákna alebo kordy v hornej časti ochrannej vrstvy sú navzájom paralelné aPodstata spôsobu výroby optického kábla podla vynálezu spočíva v tom, že najprv sa voľne vedie optické vlákno do výtlačného stroja, potom sa centricky po jeho obvode pomocou vodítka ukladajú najmenej V jednej vrstve združené sklené vlákna alebo kordy tak, že sa paralelne vedú s rovnakým napätím, pričom rozdiel ich spätných ťahov je rovný alebo menší ako 7 hodnoty stredného spätného ťahu a nakoniec sa ich uloženie stabilizuje vytláčaním izolácie bezprostredne na ne. Združenê sklené vlákna alebo kordy sú ukladané v jednej vrstve tak,že sú vedené navzájom paralelne a súčasne rovnobežne s osou otpického kábla. Združené sklené vlákna alebo kordy sú ukladané súčasne v dvoch častiach ochrannej vrstvy, pričom sklené vlákna alebo kordy dolnej časti vrstvy sú vedené vodítkom navzájom paralelne a sú voči osi kábla periodicky vychylované o i 90 až 180 °, zatiaľ čonuté optické vlákno, resp. konštrukcie s kombinovanými vodičmi elektrickými i opitckými sú výhodné tam, kde nezáleží na vonkajšom priemere kábla, resp. vyžadujú sa extrémne mechanické vlastnosti na podmorské káble a pod. Tieto konštrukcie sú menej flexibilné. Ich výrobná technológia pozostáva z viacerých operácií, je spravidla diskontinuálna a ziskané káble nie sú vhodné pre rozvod na krátke a stredné vzdialenosti. Existujúce známe konštrukcie optických káblov, kde optické vlákno je ov-íjané sklenými kordaml, má nevýhodu v tom, že pri ovíjaní je optické vlákno namáhané na ohyb a skrútenie, Tým vzniká nebezpečie vzniku mikrotrhlin u optického vlákna, ktoré až o 100 percent zvyšujú straty prenosu optického signálu. Pritom v súčasnosti je počet sklených kordov stanovovaný len empiricky, čo sa prejavuje v dvoj- až trojnásobnom predimenzovani ich počtu.Uvedené nevýhody existujúcich riešení odstraňuje riešenie podľa vynálezu - konštrukcia a spôsob výroby optického kábla. Podstata konštrukcie optického kábla p 0 dla vynálezu spočíva V tom, že jadro z optického vlákna so sekundárnou ochranou je po obvode symetricky obložené navzajom paralelnými združenými sklenými vláknami alebo kordami, ktoré vytvárajú minimálne jednu ochrannú vrstvu, ktorej počet združených sklenýjch vlákien alebo kordov n vyhovuje podmienkazdružené sklené vlákna alebo kordy hornej časti vrstvy sú vedené navzájom paralelne a súčasne rovnobežne s osou optického kábla.Výhodou riešenia podľa vynálezu je najmä to, že zjednodušuje celú konštrukciu optického kábla a tým aj jeho výrobu. Voči ovíjaniu sa zvyšuje rýchlosť až o jeden rád predtým 2,5 až 5 m/min., teraz 50 m/min.. Vytvorenie ochranného obalu optického vlákna sa uskutočňuje v jednej technologickej operácii, pričom sa zároveň centruje optické vlákno bez toho, aby bolo mechanicky namáhané na ťah. Tým sa podstatne zvyšuje plynulosť výroby. Vytvorenie matematického modelu konštrukcie umožnilo presne stanoviť potrebný počet združených sklených vlákien, resp. kordov a tým zabrániť predimenzovaniu To sa priaznivo prejavuje na veľkosti vonkajšieho priemeru optického kábla i jeho flexibilnosti. Priaznivá je aj možnosť konektorovania bez nebezpečenstva pohybu optického vlákna. To všetko sa dosahuje pri zachovaní predpísaných mechanických vlastností odolnosť voči ťahu, opotrebeniu a rázu). Nespornou výhodou je skutočnosť, že výroba môže prebiehať na známych kábelárských strojoch s minimálnou úpravou a ochranná vrstva jez dostupných materiálov. To sa priaznivo prejavuje aj v oblasti ekonomickej efektivnosti navrhovaných riešení.Na priložených výkresoch je príklad vyhotovenia optického kábla v postupnom reze, kde na obr. 1 je optický kábel s jednou ochrannou vrstvou a na obr. 2 je optický kábel podľa vynálezu s ochrannou vrstvou v dvoch častiach.Opis konkrétneho vyhotovenia je uvedený na nasledujúcich príkladoch.Optický kábel s jednou ochrannou vrstvou zo združených sklených vlákien.Na jeho ,výrobu boli použité Združené sklené vlákna v celkovom počte 54 vlákien,ktoré sú cez vodítko paralelne vedené a symetricky ukladané po obvode voľne vedeného optického vlákna do výtlačného stroja. Centricita optického vlákna je zaručovaná rovnomerným spätným ťahom združených sklených vlákien, ktorých rozdiel spätných ťahov sa rovnal 5 0/0 z hodnoty stredného spätného ťahu. Optické vlákno so sekundárnou ochranou z tluoroplastu TEFZEL priemeru di 0,6 mm, je volne vedené do hlavy výtlačného stroja. Medzi rovnomerne napnutýrni navzájom paralelnými a centricky po obvode ukladanými združenými sklenými vláknami ostáva optické vlákno vždy v strede. Nakoniec sa vo výtlačnom stroji S použitím tlakových nástrojov nanáša potrebná vrstva z PVC. Po ochladeni v chladiacej zone je takto vytvorený optický kábel navijaný na cievky. Namiesto združených sklených vlákien je možné použit Sklené kordy, ktoré sú vytvorené párovaním po 4 až 5 sklených vlákien v celkovom počte 54 kusov.Optický kábel S ochrannou vrstvou v dvoch častiach zo združených sklených vlákien.n znamená počet združených sklených vlákien alebo kordov, D je vnútorný priemer plášťa optického kábla konektorovanie), d 1 je vonkajší priemer optického vlákna so sekundárnou ochranou a dz je von dzZdružené Sklené vlákna v celkovom počto 54 vlákien sa vedu priamo do výtlačného stroja V dvoch polohách cez vodítka, ktoré zaručujú také ukladanie združených sklených vlákien, že optické vlákno ostáva vždy v strede. Centricita optického vlákna v jadre kábla je ďalej zaručoxraná nastavením rovnomerných spätných ťahov združených vlákien, kde rozdiel nesmie byt väčší ako 7 0/0 z hodnoty stredného spätného ťahu. Optické vlákno so sekundárnou ochranou z fluoroplastu TEFZEL priemeru di v 0,6 milimetrov, je vedené do hlavy výtlačného stroja naprosto volne. Tak medzi rovnomerne napnutými združenými sklenými vláknami centricky po obvode ukladanými, ostáva optické vlákno vždy V strede. Združené sklené vlákna sú vedené navzájom paralelne. V dolnej časti ochrannej vrstvy, bezprostredne na obvode optického vlákna sú ukladané centricky s pravidelným periodicky sa opakujúcirn S-Z zákrutom. Tento sa docieluje periodickým vychyľovaním voditka združených sklených vlákien dolnej časti ochrannej vrstvy o i 90 až 180 ° voči osi optického kábla. Združené Sklené vlákna hornej časti ochrannej vrstvy sú vedené navzájom paralelne a súčasne rovnobežne s osou optického kábla. Nakoniec sa na výtlačnom stroji nanáša pláštová vrstva z PVC.Navrhovaný spôsob výroby optického kábla, kde optické vlákno je vtahované do stredu rovnomerne napätými výstelkovými združenými sklenými vláknami alebo kordami, zvyšuje podstatne výrobnost pri zachovaní.požadovaných ochranných funkcii, odolnosti na namáhanie v ťahu i radiálnom tlaku. Pri namáhani optického kábla na radiálny tlak dochádza k tzv. rozsypávaniu združených sklených vlákien, resp. kordov, čím sa tento tlak rozdrobuje na zanedbateľné zložky z hladiska pôsobenia na optické vlákno a súčasne je zabezpečené, že aspoň v jednej vrstve združene sklené vlákna alebo kordy obaľujú optické vlákno. Táto podmienka je splnená, ak počet sklených vlákien, resp. kordov je stanovený tak, že vyhovuje uvedenej podmienkekajši priemer združeného skleného vlákna,resp. kordu.Riešenie podla vynálezu je možné aplikovat aj pri výrobe viacžilových optických káblov.1. Optický kábel s ochrannou vrstvou optického vlákna vytvorenou zo združených sklených vlákien alebo kordov pod obvodovo vytvoreným plášťom, vyznačujúci sa tým,že jadro 1 z optického vlákna so sekun darnou ochranou je po obvode symetrickyobložené navzájom paralelnými združenými sklenými vláknami alebo kordami, ktoré vytvárajú minimalne jednu ochrannú vrstvu 2, ktorých počet združených sklených vlákien alebo kordov n vyhovuje podmíenke5 D- je- vnútorný priemer plášta optickéhokábla, di ie vonkajší priemer optického vláknaÄ sosekundárnou ochranou, dz je vonkajší priemer združeného vlákna alebo kordu.2. Optický kábel podľa bodu 1, vyznačujúci sa tým, že ochranná vrstva 2 pozostáva z dvoch časti, pričom združené sklené vlákna alebo kordy dolnej časti 21 ochrannej vrstvy 2 sú s pravidelným zákrutom S-Z voči osi optického kábla, zatiaľ čo združené sklené vlákna alebo kordy hornej časti 22 ochrannej vrstvy 2 sú navzájom paralelné a rovnobežne s osou optického kábla.3. Spôsob výroby optického kábla podľa bodu 1, vyznačujúci sa tým, že najprv sa volne vedie optické vlákno do hlavy výtlačného stroja, potom sa centricky po jeho obvode pomocou voditka ukladajú najmenej V jednej vrstve združené sklené vlákno alebo kordy tak, že sa paralelne vedú s rovna k 1,86 D.d 1-ĺd 1 Z-,-2.d 2.cl 12.D.d 2-2.d 22 §n§Ddz 2 d 23 2,9 dz kým napätím, pričom rozdiel ich spätnýchtaho-v je rovný alebo menší ako 7 hodnoty stredného spätného ťahu a nakoniec sa ich uloženie stabilizuje vytläčanim izolácie bezprostredne na ne.4. Spôsob výroby podľa bodu 3, vyznačujúci sa tým, že združené sklené vlákna alebo kordy sa ukladajú v jednej vrstve tak,že sú vedené navzájom paralelne a súčasne rovnobežne s axiálnou osou optického kábla.5. Spôsob výroby podla bodu 3, vyznačujúci sa tým, že združené sklené vlákna alebo kordy sa ukladajú súčasne v dvoch častiach ochrannej vrstvy, pričom združené vlákna alebo kordy dolnej časti ochrannej vrstvy sú vedené navzájom paralelne a sú voči osi optického kábla voditkom periodicky vychylované o i 90 ° až 180, zatiaľ čo združené vlákna alebo kordy hornej časti ochrannej vrstvy sú súčasne vedené navzájom paralelne a rovnobežne s osou optického kábla.

MPK / Značky

MPK: H01B 13/22, H01B 11/22, G02B 6/44

Značky: výroby, opticky, kábel, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-254030-opticky-kabel-a-sposob-jeho-vyroby.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Optický kábel a sposob jeho výroby</a>

Podobne patenty