NO752667L - - Google Patents

Description

Enhetselenent, særlig for teles arnbandskabl er og lignende,

.satt fremgangsmåte ve d dets fremstilling

Denne oppfinnelse angar et enhetselement av optiske fibre, særlig bestemt til å brukes saman iried andre elementer av samråe art eller elektriske elementstrømkretser for å danne tele-sar.-ibandskab.ler, og en fremgangsmåte ved fremstilling av enhetselementet.

Uttrykket "enhetselement" betyr her et element for overføring av signaler, bestående av en enke]t optisk fiber omgitt av en mantel av egnet materiale, eller ved et antall optiske fibre, omgitt over det hele av en sådan mantel.

Fiberen som er ført inn i mantelen, kan være bar eller dekket av et beskyttende lag.av plast av fortrinnsvis uvesentlig tykkelse i forhold til fiberdiameteren.

Som kjent er en optisk fiber et langstrakt element av glass eller syntetisk materiale med en meget liten diameter av størrelsesordenen fra noen tiendedels til noen tusendedels millimeter, hvilket element har en ubestemt lengde og omfatter en sylindrisk kjerne som har sin egen brytningsindeks, og en mantel som har en derfra forskjellig brytningsindeks, mindre enn den forannevnte.

På grunn av forskjellen i brytningsindeks av materialet i kjernen i forhold til materialet i mantelen, vil en lys-stråle som går inn i den ene ende av fiberen med en innfallsvin-kel som er tilstrekkelig liten i forhold til fiberens akse, reflekteres fullstendig inne i selve fiberen, dvs. overføres fra fiberens ene ende til den annen langs fiberens akse, selvom denne er krutnlinjet.

Ved a anvende forskjellige typer av glass eller synts-tir.k matOiidls m«d liten r^upning har man opi-T.AJd st det signal son ledc-.&.inn i fiberen, kommer ut av ddn bare svekket i on gan-ske liten grad.

Bruken av d.isss fibre byr imidlertid på noen vanske-ligheter av mekanisk art pa grunn av fibrenes leive strckkfasthet og maksimale forlengelse. Det følger av dette at det for anven-delse av optiske fibre i teleøcimbandskabler, først og fremst er nødvendig å løse problemet med begrensning av påkjenningene og deformasjoner som kan påvirke fibrene direkte både under kon-struksjonen av elementet og av kabelen og under leggingen-og driften av sistnevnte.

Det har tidligere vært foreslått en løsning ifølge hvilken et antall fibre er anordnet mellom to filmer av termo-plast bundet sammen for å danne et enkelt sammensatt bånd. Fibrene er innbyrdes"parallelle og hver av dem følger en bølge-formet bane med en lengde som er omkring 10 % større enn lengden av de filmer, i hvilke de er innleiret. På denne måte vil de optiske fibre nesten ikke bli utsatt for påkjenninger når det sammensatte bånd utsettes for stramning innenfor filmenes elas-tisitetsgrenser.

Ved et annet tidligere forslag sørges der for innlei--ring av en fiber i en ekstrudert mantel cg eventuelt arrangert i denneu lengdeakses retning. To metalltråder med en varmautvidel-seskoeff isient av samme størrelsesorden som av den optiske fiber er innleiret i den samme ekstruderte kapsel med lik avstand fra den optiske fiber for derved å avlaste fiberen for disse påkjenningene som f.eks. kan skyldes avkjøling av det ekstruderte materiale og kabelformingen eller leggeoperasjonene.

Begge de ovenfor angitte forslag- gir meget gode resul-tater så lenge bøyningen av enhetselementene, som f.eks. skjer ved oppvikling av elementet på en spole eller ved skruelinjeformet vikling av samme for å danne en kabel på en sentral bærekjerne, foretas over en stor bøyningsradius. Når det gjelder de verdier det her er tale om, er en stor bøyningsradius f.eks.,

en som tilnærmet overstiger 100 mm, men denne dimensjon er selv-følgelig bare av indikativisk verdi.

Dessverre foreligger der fare for brist av fibrene når enhetselementene eller den av disse dannede kabel utsettes for bøyning over en liten radius, såsom mindre enn. 100 nuvi.

I virkeligheten kjenner man på teknikkens nåværende standpunkt ingen frcmstillingsprosoca for enbcLselesientc.rsom tillater en perfekt sentrerin<g>1av fiberen i forhold til mantelen, særlig når mantelens diameter er meget større enn fiberens diameter. Som kjent er spennings- eller kompressjonspåkjenningen på fibrene, når enhe-tselementet utsettes for bøyning, i det tilfelle proporsjonal med fjbrenes avstand fra enhetselementets nøy-treilakse og omvendt proporsjonal med dets bøyningsradius.

Hvis en kabel formet ved.vikling .av enhetselementene på en bærekjerne som angitt ovenfor, f.eks. dessuten bøyes på én dor med liten bøyeradius, presses enhetselementet i den indre del som vender mot doren, sammen og strekkes i den ytre del på grunn av at det ved den sterke friksjon som møtes med hensyn til kjernen på hvilken den er viklet, er umulig å gli fullstendig på sistnevnte, således at den eller de optiske fibre i enhetselementet utsettes for sammenpressings- eller strekkpåkjenninger.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å skaffe et for-bedret enhetselement som tillater at fiberen utsettes for en mindre kompressjons- og strekkpåkjenning under bøyning av enhetselementet og samtidig bevirker at det blir tilstrekkelig uavhen-gig av mantelen til ikke å utsettes for følgene av de vekslende forhold som denne er utsatt for. En videre hensikt er å skaffe en fremgangsmåte egnet for fremstilling av enhetselementer med optiske fibre av ovennevnte art.

Nærmere bestemt er formålet med oppfinnelsen å skaffe et enhetselement av ubestemt lengde omfattende en enkelt optisk fiber innkapslet i en mantel eller et antall optiske fibre som enkeltvis bare eller dekket med minst ett beskyttende lag, innkapslet i sin helhet i en mantel, og det særegne er at mantelen har rørform, en indre overflate som ikke kleber til fib-eren eller fibrene og en indre diameter som er større enn fiberens ytre diameter eller den hypotetiske sylinder omskrevet fibrene.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er forholdet mellom mantelens indre diameter og den ytre diameter av den optiske fiber eller antallet av optiske fibre ikke mindre enn 3 og ligger fortrinnsvis mellom 5 og 10.

I henhold til en annen, foretrukket utførelse av oppfinnelsen har fiberen eller fibrene større lengdes enn lengden av den rørformede mantel.

Ifølge et videre trekk er den rørformede mantel fremstilt av termoplastisk, eller elas tomer harpiks av polyethylen eller polypropylen.

Et videre- formål med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte ved fremstilling av enhetselementet, som omfatter ekstrusjon av en mantel pa den eller de optiske fibre, avkjøling av mantelen og samling av det formede element, og det særegne ved denne fremgangsmåte er at fiberen eller fibrene smøres med et egnet, klebehindrende middel før ekstrusjon av den rørformede mantel, at mantelen ekstruderes med en indre diameter som ved romtemperatur blir større enn don ytre dicimeter av den eller de optiske fibere

Ved en foretrukket utførelse av denne fremgangsmåte blir den rør formede mantel forlenget elastisk under eiihetsele™ mentets gang gjennom en sotie av produksjonslinjen, hvilket tillater en fri relativ glidebevegelse mellom mantelen og fiberen, hvoretter den elastiske forlengelse elimineres under elementets passasje gjennom en sone av produksjonslinjen som ikke ..til late r den nevnte fri, relative glidning.

Tegningen viser som eksempel en praktisk utførelse av oppfinnelsen, idet fig. 1 viser et enhetselement ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en telesambandskabel bygget opp av enhetselementer ifølge fig. 1, og fig. 3 illustrerer en produksjonslinje for et enhetselement ifølge oppfinnelsen.

Enhetselementet 10, av hvilket en del er vist på fig.

1, har en vilkårlig lengde og omfatter en enkelt optisk fiber 11 dekket av et beskyttende lag innesluttet i den rørformede mantel 12 som har en indre overflate 13 som ikke kleber seg til fiberen 11.

Den rørformede mantels 12 indre diameter Øi er omkring

1 mm og er større enn den optiske fibers 11 diameter Øe som er av størrelsen 0,15 mm, således at forholdet |j~blir 6,66.

Den rørformede mantel 12 kunne i stedet for bare én optisk fiber inneholde et antall optiske fibre, i hvilket tilfelle mantelens 12 indre diameter ville være større enn av den hypotetiske sylinder som omslutter samlingen av fibrene (ikke vist). I alle tilfelle er forholdet mellom mantelens indre diameter og den ytre diameter av den optiske fiber eller den hypotetiske sy.linder som omslutter samlingen av fibrene, ikke mindre enn '3 og fortrinnsvis mellom 5 og 10.

Dessuten, kan den eller de optiske fibre 1.1 som innehol-des i mantelen 12, ha en lengde som er lik eller større enn selve den rørformede mantel.

Den rørformede mantel 12 er fremstilt av et egnet materiale/fortrinnsvis en termoplastisk harpiks, særlig polyethylen eller polypropylen, eller den kan være dannet av elasto-mere materialer. Det er ovenfor allerede nevnt at elementer, såsom enhetselementet 10 ifølge fig. 1, samvirker for å danne telesambandskabler.

Fig. 2 viser en sådan kabel 14 som omfatter et antall like enhetselementer 10 og består av en enkelt optisk fiber 11 innesluttet i den rørformede mantel 12. ■Enhetselementene er viklet i skruelinjeform på en bærende kjerne 15 som består av et ståltau 16 dekket av et bløtt lag 17, fortrinnsvis av et celle-formet syntetisk materiale.

Kabelen 14 er så på kjent vis komplettert med andre lag utenpå enhetselementene 10, hvilke lag (ikke vist på tegningen) f.eks. kan være passende omviklinger, beskyttelsesomhyllin-ger, eventuelle armeringer osv.

Under formingen av kabelen 14 eller under utleggingen vil kabelen på grunn av at den er viklet opp på skiver eller på grunn av bøyninger bli utsatt for påkjenninger som overføres til hvert av enhetselementene 10.

Hvis enhetselementet 10 omfatter en fiber 11 av en lengde som er lik lengden av den rørformede mantel 12, søker fiberen 11 å innta en til den rørformede mantel koaksial stil-ling. Dette har til følge at hver strekkpåkjenning som enhetselementet utsettes for, bare bevirker en forlengelse av mantelen 12, mens fiberen 11 ikke blir påkjent. Fiberen forskyves .bare mot mantelens 12 indre overflate 13 til den berører denne under den maksimale strekkspenning som påføres mantelen, uten å påkjen-nes .

Hvis fiberen 11 har en lengde som er større enn den rør-formede mantel 12, er den strekk- eller trykkpåkjerming som kan påføres enhetselementet 10, større enn den oom. kunne påføres et element 10 ned en fiber 11 og en mantel 12 av samme lengde uten å foråraake påkjenning av fiberen 11..

Enhetselementet 10 fremstilles på den produksjonslinje som er vist skjematisk på fig. 3 og som omfatter minet ett element 18 for avvikling av fiberen, en ekstruder 19, en kjøletank 20, et trekkspill 21, en bremse 22, en akkumuleringsgirlander 23 og en samletromtnel 24.

Fremgangsmåten ved fremstillingen bevirker »t en optisk fiber 11 (eller flere sådanne) som er bar eller omhyllet av et beskyttende lag og som kommer fra awiklingselementet 18 før den ekstruderes, dvs. foran og nær inntil ekstruderen 19, smøres med et passende klebehindrende middel (f.eks. eilikonolje), således at den ikke vil klebe til den rørformede mantelB 12 indre overflate 13 på noe stod i kontakt med denne; utenpå den således smurte fiber 11 ekstruderes så mantele n 12 med én indre diameter Øi som ved romtemperatur er større enn den eller de optiske fiberes 11 ytre diameter Øe selv etter å ha passert kjøltanken 20.-Enhetselementet 10 som omfatter fiberen 11 og den rør-formede mantel 12 kommer ut fra ekstruderen 19 og passerer umid-delbart inn i kjøletanken 20, gjennom hvilken elementet ledes for å bevirke størking av mantelen. Ved en første utførelse av fremgangsmåten er enhetselementet i utgangen fra kjøletanken 20 ferdig til å vikles opp på en samletrommel som deretter anbringes i en passende produksjonslinje (ikke vist), i hvilken enhetselementet vikles skruelinjeformet på bærekjernen 15 på konvensjonell måte.

Ved en annen og foretrukket utførelse av fremgangsmåten kan følgende behandlingstrinn utføres mellom ekstrusjonen og opp-viklingen på trommelen 24: den rørformede mantel 12 forlenges elastisk under elementets 10 føring gjennom en sone av produksjonslinjen (f.eks. linjen på fig. 3) som tillater en fri relativ glidebevegelse mellom mantelen og fiberen (eller fibrene), hvoretter den således erholdte elastiske forlengelse elimineres under elementets føring gjennom on sone og linjen som ikke tillater noen relativ glidning, f.eks. føringen av elementet 10 fra trekkspillet 21 til samletrommelen 24.

Denne fremgangsmåte gjør det mulig l\oppnå et enhets element 10, i hvilket fiberen 11 har en lengde som er større enn mantelens 12 lengde.

Den elastiske forlengelse kan tilveiebringes ved at mantelen 12 utsettes for et strekk i den sone av linjen, i hvilken fiberen (eller fibrene) 11 kan gli fritt i forhold til mantelen 12. På fig. 3 holdes enhetselementet 10 som kommer ut av kjøletanken 20, f.eks. fast av trekkspillet 21 som mellom den rørformede mantel 12 og fiberen 11 tilveiebringer en iviss frisjon som praktisk talt forårsaker den samme fremføring av fiberen 11 og mantelen 12 når trekkspillets 21 diameter er meget større enn mantelens 12 diameter.. En >remse 22 anbragt foran spillet 21, utsetter mantelen 12 for en strekkraft motsatt den som påføres av trekkspillet 21.

Ved sin passasje gjennom den sone av produksjonslinjen som ligge): mellom bremsen 22 og trekkspillet 21, utsettes mantelen 12 for en elastisk forlengelse. Når elementet 10 for-later trekkspillet 21 for å bli viklet opp på samlefestangen 23, innledes der ved elastisk virkning en innkorting av den rørforme-de mantel 12, da denne er utsatt for en spenning som er mindre enn den som ble gitt den i sonen mellom bremsen 22 og trekkspillet 21, således at der på samletrommelen 24 vil bli viklet et element 10, i hvilket den lineære forlengelse av fiberen 11 er større enn av den rørformede mantel 12.

Det har vist seg at den større lengde av fiberen 11

i forhold til mantelen 12, som det er ønskelig å oppnå ved fremstillingen av enhetselementet 10, også — i tillegg til den ovenfor beskrevne metode - også kan oppnås ved en varmebehandling, nemlig ved å utnytte den høye varmeutvidelseskoeffisient av materialet i mantelen, særlig når denne består av termoplastisk harpiks.

Kvis f.eks. temperaturen i kjøletanken 20 holdes tilstrekkelig høy i forhold til romtemperaturen, er den rørformede mantel 12 som kommer ut av tanken 20 og ledes mot trekkspillet 21;fremdeles varm og blir deretter, på grunn av sin avkjøling i linjesonen før samlestasjonen, utsatt for en forkortelse som er større enn av fiberen og der derved frembringes en større lengde av fiberen 11 i forhold til mantelen 12.

Ved det siste system fåes med andre ord den elastiske forlengelse av mantelen 12 i tanken 20 som bringer mantelen på en temperatur som er høyere enn romtemperaturen, mens iforkortel-sen av mantelen fåes under denne avkjøling til romtemperatur i den del av linjen som ligger etter tanken. 20.

Ved en annen fremgangsmåte kan både forlengelsen av mantelen 12 og elimineringen av denne forlengelse oppnås ved en blandet metode som omfatter påføringen av strekk og varmebehandling. Også i dette tilfelle kan enhetselementet 10 som er viklet opp på trommelen 24, tvinnes på bærekjernen 15 på konvensjonell måte for å danne en telesambandskabel, f.eks. den på fig.

3 viste.

Claims (14)

1. Enhetselement av vilkårlig lengde, omfattende en enkelt optisk fiber innkapslet i en mante], eller et antall optiske fibrer, enkeltvis bare oller dekket med minst ett beskyttende lag, innkapslet i sin helhet i en mantel, karakterisert ved at mantelen har rørform, en indre overflate som ikke kleber til fibnren eller fibrene og en indre diameter som er større enn den ytre diameter av fiberen eller av den hypotetiske sylinder omskrevet cm fibrene.

2. Element i henhold til krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom mantelens indre diameter og den ytre" diameter av fiberen eller den hypotetiske sylinder omskrevet om fibrene, ikke er mindre enn 3.

3. Element i henhold til krav 2, karakterisert ved at .det nevnte forhold ligger mellom 5 og 10.

4. Element i henhold til krav 1, karakterisert ved at fiberen eller fibrene har større lengde enn lengden av den rørformede mantel.

5. Element i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at den rørformede mantel er fremstilt av termoplastisk harpiks.

6. Element i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at den rørformede mantel er fremstilt av en elastomer harpiks.

7. Element i henhold til krav 5, karakterisert ved at den termoplastiske harpiks er polypropylen.

8. Element i henhold til krav 5, karakterisert ved at den termoplastiske harpiks er polyethylen.

9. Fremgangsmåte ved fremstilling av et enhetselemeut ifølge et av de foregående krav, omfattende ekstxudering av cn mantel på den eller do optiske fibre, kjøling av mantelen ogS iVi.li.ny av dot således formede element, karakter! - sert ved at den videre omfatter det trinn a smør?: fiberen elle.v fibrene mod ct passende klcbehindrsnde middel før skstru- sjonen av den rørformede mantel som ekstruderes med en indre diameter som ved romtemperatur blir større enn den ytre diameter av den eller de optiske fibre.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 9, karakterisert ved at den rørformede mantel forlenges elastisk under føringen av enhetselementet gjennom en sone av produksjonslinjen som tillater en fri relativ glidning mellom mantelen og fiberen, og den således erholdte elastiske forlengelse elimineres under elementets føring gjennom en sone av linjen som ikke tillater den frie relative glidning.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert ved at den elastiske forlengelse av den rør-formede mantel oppnås ved at den påføres et strekk.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert ved at den elastiske forlengelse oppnås ved en varmebehandling.

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 12, karakterisert ved at varmebehandlingen omfatter kjøling av mantelen etter ekstrusjon ved en temperatur som er høyere enn romtemperatur, således at samråen trekkingen skjer ved romtemperatur.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 10, karakterisert ved at den elastiske forlengelse skjer ved både strekkpåvirkning av mantelen og ved en termisk behandling.