IT8149192A1 - Cavo a fibre ottiche e procedimento per produrlo - Google Patents

Cavo a fibre ottiche e procedimento per produrlo

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IT8149192A1 ITRM1981A049192A IT4919281A IT8149192A1 IT 8149192 A1 IT8149192 A1 IT 8149192A1 IT RM1981A049192 A ITRM1981A049192 A IT RM1981A049192A IT 4919281 A IT4919281 A IT 4919281A IT 8149192 A1 IT8149192 A1 IT 8149192A1
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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: "Cavo a fibre ottiche e proeediinento per produrlo"
RIASSUNTO
Viene descritto un cavo a fibre ottiche, comprendente un organo centrale lineare, avente almeno una scanalatura longitudinale e ad elica nella sua superficie, una fibra ottica rivestita, accolta in ciascuna scanalatura, una guaina esterna che racchiude l'organo centrale, ed un materiale gelatinoso con il quale ? interamente riempito lo spazio intorno a ciascuna fibra ottica- Viene anche descritto un procedimento per produrre un tale cavo a fibre ottiche-
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un cavo a fibre ottiche avente impermeabilit? ad acqua e stabilit? strutturale sotto elevata pressione di acqua, e ad un procedimento per produrre un tale cavo.
A causa del loro basso peso, piccolo diametro, bassa perdita di trasmissione e grande capacit? di trasmissione? cavi a fibre ottiche presentano un impiego potenziale come cavi marini in condizioni di elevata pressione d? acqua. Una cor struzione, in cui un fascio di fibre ottiche ri vestite ? confinato in un contenitore a pressione? quale un tubo metallico, per proteggerle da una forza esterna, ? stato proposto come cavo a fibre ottiche, atto all'impiego sotto elevate pressioni di acqua. Tuttavia, un cavo sottomarino che viene posato sul fondo del mare, che pub trovarsi ad una profondit? di parecchie migliaia di metri? deve resistere ad una pressione d'acqua di parecchie 2
centinaia di kg/cm . Per soddisfare a questa esir? gensa, lo spessore di parete di un contenitore a pressione, come un tubo metallico, deve venire aumentato notevolmente, ma con l'attuale livello di tecnologia di fabbricazione? la produzione di un tale contenitore a pressione ? molto difficile. Per eliminare questo problema ? stato propo-r sto un cavo della costruzione mostrata nella figura 1 del disegno annesso; il cavo comprende un tubo 01 a tenuta d'aria il quale contiene sia un fascio di fibre ottiche rivestite 02 sia anche un fluido 03, cos? che la pressione all'inter-r no del tubo 01 ? eguale alla pressione all?esterno del tubo quando il tubo viene posto sotto alta pressione. Tuttaviaf quando unaf?rza esterna viene applicata a questo tipo di cavo, le fibre 02 subiscono ima micropiegatura che aumenta la perdita di trasmissione. Inoltre il cavo non ? soddisfacentemente protetto da forze esterne, per cui possono intervenire problemi come rottura di fibre.
Pertanto, uno scopo della presente invenzione ? di fornire un cavo a fibre ottiche che eia esente dai difetti di cavi proposti in precedenza, e che abbia ima elevata impermeabilit? all'acqua e stabilit? strutturale sotto elevata pressione di acqua.
Questo obiettivo pu? venire raggiunto per mezzo di un cavo a fibre ottiche, il quale compren^? de un organo centrale lineare, avente almeno una scanalatura longitudinale ed elicoidale nella sua superficie, una fibra ottica rivestita, posta nella scanalatura, una guaina esterna che racchiude l'organo centrale, ed un materiale gelatinoso che riempie lo spazio intorno alla fibra ottica.
Il cavo a fibre ottiche della presente invenzione pu? venire prodotto mediante le operazioni di posizionare una fibra ottica rivestite in ciascuna delle scanalature ricavate longitudlnalmente ed elicoidalmente nella superficie di un organo centrale lineare, applicare un materiale gelatinoso sulla superficie dell?organo centrale? e formai re una guaina esterna intorno all?organo centrale, la guaina esterna avendo un diametro interno leggermente maggiore del diametro esterno dell'organo centrale, e poi ridurre il diametro della guaina esterna finch? la superf?cie interna della guai?*? na esterna giunge in intimo contatto con la superficie esterna dell'organo centrale.
L'invenzione verr? meglio illustrata in appresso con riferimento al disegno annesso, in cui?:
la figura 1 ? una sezione trasversale del convenzionale cavo a fibre ottiche, resistente a pressione;
la figura 2 ? una sezione trasversale di un cavo a fibre ottiche secondo una prima realizzazione della presente invenzione;
la figura 5 ? una rappresentazione schematica di un procedimento per produre un cavo a fibre ottiche secondo una prima realizzazione della presente invenzione;
le figure 4(a), 4(b) e 4(c) sono sezioni trasversali di un cavo a fibre ottiche in tre stadi della sua produzione tramite il procedimento mostrato nella figura 3;
la figura 3 ? una rappresentazione schematica ili un procedimento per produrre un cavo a fibre ottiche secondo ??'altra realizzazione della presente invenzione; e
le figure 6(a) e 6(b) sono sezioni trasversali di un cavo a fibre ottiche in due stadi della sua produzione mediante il procedimento mostrato nella figura 5?
Il termine Sfibra ottica ?ivestita,,qui usa* to indica una fibra di vetro per la trasmissione ottica avente rivestimenti esterni di vari materiali allo scopo di protezione meccanica! rinforzo e, oppure assorbimento di un modo indesiderabile di trasmissione. Un esempio tipico di tali fibre otr? tiche rivestite ? rappresentato da quelle aventi un rivestimento principale di silicone ed un rivestimento secondario di nylon, che sono ben noti nella tecnica.
Secondo il procedimento della presente Invenzione, con impiego di un organo centrale lineare ' avente almeno una scanalatura ricavata longitudinalmente ed elicoidalmente, un materiale gelatinoso pub facilmente venire introdotto nello spazio intorno alla fibra ottica, senza lasciare aria nella scanalatura.
Realizzazioni preferite della presente invenzione vengono descritte in appresso con riferimento al disegno annesso, figure 2 fino a 6.
La figura 2 mostra una sezione trasversale di un cavo a fibre ottiche secondo una prima realizzazione della presente invenzione. On organo centrale lineare 1 presenta numerose scanalature 2 (quattro scanalature nella realizzazione illustrata), ricavate longitudinalmente ed elicoidalmente nella superficie, ed una singola fibra ottica rivestita 3 ? posta in ciascuna scanalatura 2. L'organo centrale lineare, avente almeno una scanalatura longitudinale ed elicoidale, pu? venire facilmente prodotto ad esempio mediante estrusione usando una matrice profilata oppure mediante estrusione continua impiegando un appropriato dispositivo di estrusione come ad esempio ????????? in modo da preparare un organo centrale lineare avente almeno una scanalatura diritta nella sua superficie e torcendo il risultante organo centrale lineare in modo da fornire un organo avente una o pi? scanalature longitudinali.et? elicoidali. Lo spazio intorno alla fibra ottica e nella scanalatura 2 viene interamente rierapito con un materiale gelatinoso 4, e l'organo centrale 1 viene ricoperto con una guaina esterna 5 a parete sottile, a tenuta d'aria, la quale ? in intimo contatto con l'organo centrale 1. La guaina esterna 5 viene inoltre coperta da un?armatura 6 che rinforza meccanicamente il cavo. Poich? ? richiesto che l'organo centrale 1 abbia elevata resistenza a trazione e robustezza come pure faci-? lit? di lavorazione in varie sagome, esso ? vantaggiosamente eseguito in un metallo come rame od alluminio, in un materiale non metallico come gomma (naturale o sintetica) od altre materie plastiche, un materiale composito costituito da materiali fibrosi come fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre di poliammidi aromatiche indurite con una resina, od una combinazione di essi. 11 materiale gelatinoso 4 ? una sostanza che ? fluida oppure semifluida a temperatura ambiente, ed esempi adatti sonovaselina, resina siliconica non reticolata e polibutene. Il materiale gelatinoso 4 agisce in modo da fissare le fibre ottiche 3 nelle scanalature 2 e fornire un ammortizzatore per forze esterne, La guaina esterna 5 ? preferibilmente eseguita in metallo tenero, come ad esempio rame od alluminio, od in materia plastica come polietilene.
Nel cavo a fibre ottiche avente la costruzione come sopra descritta, l'organo centrale lineare 1 ha un?adeguata resistenza a trazione ed h? sufficiente robustezza per proteggere le fibre ottiche 3, cos? che deformazioni come allungamento, flessione e compressione non si sviluppano facilmente nelle fibre 3 entro le scanalature 2, Inoltre, una singola fibra 3? circondata dal materiale gelatinoso 4, ? posta nella scanalatura 2, cos? che una forza esterna viene applicata uniformemente alle fibre 3 e non vi ? alcun aumento nella perdita di trasmissione quando il cavo a fibre ottiche viene usato sotto elevata pressione di acqua. Vale a dire f nelle,costruzione di cavo in cui numerose fibre ottiche rivestite sono poste in una medesima scanalatura, ciascuna delle fibre rivestite esercita un movimento di pressione contro ciascuna altra quando una forza esterna, come una flessione e un distendimento, viene applicata al cavo a fibre ottiche, poich? il materiale gelatinoso firnla
zicna da agente lubrificante, per cui/perdita di trasmissione delle fibre ottiche tende ad aumentare a causa della pressione accresciuta contro la parete laterale delle fibre. Tali fenomeni sono stati dimostrati in vari esperimenti. Ad esempio, nel cavo a fibre ottiche avente una c?struzione come mostrata nella figura 1, in cui numerose fibre ottiche.sono poste in un tubo di allum?nio in maniera tale che le fibre sono posizionate in maniera lasca, circondate da un materiale gelatinoso, ? stato riscontrato che la perdita di trasmissione aumenta a causa di una pressione accresciuta reciproca contro le fibre, come sopra descritto- D?altro canto, nel cavo a fibre ottiche avente una costruzione come mostrata nella figura 2, comprendente un organo centrale lineare di alluminio,in cui ? posta una singola fibra ottica rivestita in ciascuna scanalatura, ed una guaina esterna di alluminio (per esempio del diametro di 5 mm), npn ? stato trovato alcun aumento nella perdita di trasmissione, come determinato mediante il medesimo metodo di prova usato per il suddetto cavo a fibre ottiche, avente la costruzione mostrata nella figura 1.
In appresso vengono illustrate due realizzazioni preferite del procedimento per produrre il sopra descritto cavo a fibre ottiche. La figura 5 rappresenta un procedimento di produzione di un , cavo a fibre ottiche in cui la guaina esterna 5 ? ? formata da un tubo metallico. Un organo centrale lineare 1, avente scanalature 2 ricavate longitudinalmente ed elicoidalmente nella sua superficie, una fibra ottica rivestita 3 ?ssendo adattata in modo lasco nella scanalatura 2, viene alimentato ad un apparecchio di saldatura di nastro metallico e, parallelamente all'organo 1, un sottile nastro metallico 7? formato da rame, alluminio ecc, viene alimentato all'apparecchio. Nella figura 3, i numeri di riferimento 8 e 9 rappresentano rulli di avanzamento. Il nastro metallico 7 viene diretto ad una prima macchina formatrice 10 dove esso viene sagomato in una forma genericamente cilindrica, e contemporaneamente un materiale gelatinoso 4 viene iniettato verso il fondo nella direzione longitudinale (cio? verso la superficie interna della parte pi? bassa della parete laterale del cilindro), come mostrato nella figura 4 (a), attraverso una luce 11 di entrata di una macchina d? riempimento per materiale gelatinoso, collegata con la prima macchina formatrice 10. Poi l'organo centrale 1 viene posizionato entro la forma genericam?nte cilindrica del nastro metallico 7 che viene inviato ad una macchina formatrice secondaria 12, dove, come mostrato nella figura 4(h), i bordi laterali del nastro metallico 7 vengono accostati reciprocamente e saldati. Bella figura 3? il numero 13 indica un elettrodo di saldatura. Bella prima macchina formatrice 10, il materiale gelatinoso 4 viene alimentato versp.il fondo della forma genericamente cilindrica formata dal nastro metallico 7? nella direzione longitudinale, e ci? allo scopo di impedire la deposizione del materiale gelatinoso 4 sui bordi laterali del nastro 7*poich? un tale deposito renderebbe impossibile una successiva operazione di saldatura.
Come mostrato nella figura 4(b)> il diametro interno della guaina esterna 5 formata dal tubo metallico saldato ? leggermente maggiore del diametro esterno dell?organo centrale 1, formando un interstizio fra la guaina esterna 5 e l'organo centrale 1. Facendo successivamente passare la guaina esterna 5 attraverso un convenzionale apparecchio riduttore 14 avente una matrice, il diametro della guaina esterna 5 viene ridotto come mostrato nella figura 4(c) in modo da fornire un cavo in cui qualsiasi spazio nelle scanalature 2 ? riempito con il materiale gelatinoso 4, senza lasciare aria alcuna nella guaina esterna 5?
La figura 5 rappresenta il procedimento per produrre un cavo a fibre ottiche la cui guaina \
esterna 5 ? formata da un tubo di plastica. L'organo centrale lineare l,ehe presenta una fibra ottica rivestita 3? situata in modo lasco in ciascuna delle scanalature 2, viene alimentato ad un apparecchio di formazione di cavo e, quando esso viene fatto passare attraverso un dispositivo 13 di riempimento di materiale gelatinoso, un materiale gelatinoso 4 viene depositato nelle scanalature 2 e sulla superficie dell'organo centrale 1. Successivamente, l'organo centrale 1 viene alimentato ad un estrusore 16 dove un tubo di plastica, formante una guaina esterna viene estruso in modo da ricoprire l'organo centrale 1. L'organo centrale I non viene riscaldato prima che esso penetri nello estrusore 16, cosi che, quando l?organo centrale 1 con la guaina esterna $ di plastica viene fatto passare attraverso un serbatoio 1? di acqua per il raffreddamento, la guaina esterna 5 solidifica in maniera da fornire un tubo il cui diametro interno ? un p? maggiore del diametro esterno dell'organo centrale 1, come mostrato nella figura 6(a) .
Successivamente l'organo centrale 1 con il tubo 5 di plastica viene riscaldato in un riscaldatore 18 e raffreddato di nuovo in un serbatoio 19 di acqua e,come risultato della contrazione dovuta al rilassamento delle sollecitazioni interne, si raggiunge un intimo contatto fra l'organo centrale 1 ed il tubo 5 di plastica? come mostrato nella figura 6(b)s 1*interno della guaina esterna 5 essendo esente da bolle d'aria ma essendo riempito completamente con il materiale gelatinoso 4?.
Come discusso in precedenza, nel cavo a fibre ottiche della presente invenzione, una fibra ottica rivestita ? posta in ciascuna delle scanalature ricavate longitudinalmente nella superficie di un organo centrale lineare, la superficie esterna del* l'organo centrale ? ricoperta intimamente con una guaina esterna, e lo spazio intorno alla fibra ottica ? completamente riempito con un materiale gelatinoso. A causa di questa costruzione, il cavo raggiunge ottime ermeticit? ad aria sotto elevata pressione di acqua, e la elevata pressione d? acqua viene applicata uniformemente alle fibre ottiche tramite il materiale gelatinoso senza sviluppare alcuna deformazione od aumento nella perdita di trasmissione. Il procedimento della presente invenzione ? atto a produrre un cavo a fibre ottiche della costruzione sopra identificata senza for

Claims (11)

RIVENDICAZIONI
1. Cavo a fibre ottiche? comprendente un organo centrale lineare avente almeno ima scanalatura longitudinale ed elicoidale sulla sua superficie, una fibra ottica rivestita, situata nelladetta scanalatura, una guaina esterna che racchiude l'organo centrale, ed un materiale gelatinoso che riempie lo spazio intorno alla detta fibra ottica.
2. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione 1, in cui il detto organo centrale lineare ? formato di rame o di alluminio, gomma, plastica, un materiale composito costituito da materiale fibroso indurito con una resina, od una combinazione di essi.
3. Cavo,a fibre ottiche secondo la rivendicazione 1, in cui il detto materiale gelatinoso ? una sostanza che ? fluida o semifluida a temperatura ambiente.
4. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicas?one 5. ih cui il detto materiale gelatinoso ? scelto fra vaselina? resina siliconica non reticolata,e pollbutene.
5 Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione 1? in cui la guaina esterna ? eseguita in metallo tenero o materia plastica.
6. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicai zione 5. in cui il metallo tenero ? rame od alluminio e la materia plastica ? polietilene.
7. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione 1, in cui il detto organo centrale lineare ? eseguito in rame od alluminio, gomma, plastica, un materiale composito comprendente materiale fibroso indurito con una resina, od una combinazioe ne di essi, il detto materiale gelatinoso ? una sostanza che ? fluida o semifluida a temperatura ambiente, e la guaina esterna ? di metallo tenero o di materia plastica.
8. Cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione 7, in cui il materiale gelatinoso ? scelto fra vaselina, resina siliconica non reticolata e polibutene, e la guaina esterna ? di metallo tenero, scelto fra rame ed alluminio, o di polietilene.
9. Procedimento per produrre un cavo a fibre ottiche* comprendente le operazioni di posizionare una fibra ottica rivestita in almeno una scanalatura ricavata longitudinalmente ed elicoidalmente nella superficie di un organo centrale lineare, applicare un materiale gelatinoso sulla superficie dell'organo centrale, e formare una guaina esterna intorno all'Organo centrale, la detta guaina esterna avendo un diametro interno leggermente maggiore del diametro esterno dell'organo centrale, e poi ridurre il diametro della guaina esterna finch? la superficie interna della guaina esterna S in intimo contatto con la superficie esterna dell'or^ gano centrale?
10. Procedimento per produrre un cavo a fibre ottiche eecondo la rivendicazione 9, il cavo avendo una guaina esterna formata da un tubo metallico, nel quale procedimento una fibra ottica rivestita viene poeta in scanalature ricavate longitudinale mente ed elicoidalmente in un organo centrale lineare, un nastro metallico di forma genericamente cilindrica* contenente un materiale gelatinoso inlettato sul suo fondo, viene unito all?organo centrale in modo che l'organo centrale sia posizionato entro la forma genericamente cilindrica del nastro metallico, i bordi laterali del nastro metallico vengono accostati reciprocamente e saldati, e poi il risultante tubo metallico saldato viene fatto passare attraverso un apparecchio di riduzione per ridurre il diametro del tubo metallico,formante la guaina esterna.
11. Procedimento per produrre un cavo a fibre ottiche secondo la rivendicazione 9, il cavo avendo ima guaina esterna formata da tubo di plastica, il quale procedimento comprende le operazioni di ricoprire con un materiale gelatinoso un organo centrale lineare, avente una fibra ottica posta in ciascuna delle sue scanalature, alimentare l'organo centrale entro un estrusore in cui un tubo di plastica viene estruso in modo da ricoprire l'organo centrale, riscaldare il cavo risultante e poi raffreddarlo cos? da ridurre il disi metro del tubo di plastica formante guaina, e realizzare un intimo contatto fra l'organo centrale e il tubo di plastica formante la guaina esterna,
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