專利名稱：大余長不銹鋼管二次被覆光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信光纜及二次被覆光纖領(lǐng)域，具體的講是涉及一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的光纖余長充分大、溫度附加損耗特性優(yōu)良的不銹鋼管二次被覆光纖技術(shù)，適合在高性能、低成本要求的海底光纜和大跨距中心束管式小截面結(jié)構(gòu)的光纖復(fù)合架空地線(OPGW)等產(chǎn)品的光單元制造中采用。
背景技術(shù)：
不銹鋼管二次被覆光纖由于具有優(yōu)良的抗張強(qiáng)度、密封性能和抗側(cè)壓性能，在光纖復(fù)合架空地線(OPGW)、海底光纜和金屬自承式(MASS)光纜中得到了廣泛的應(yīng)用。其中，細(xì)徑化的中心束管式光單元結(jié)構(gòu)的光纜由于在制造成本和使用性能方面的優(yōu)越性，尤其受到了用戶的歡迎。為了確保中心束管式光單元(不銹鋼管被覆光纖)在大跨距架設(shè)、溫度變化、風(fēng)速、覆冰或洋流等引起的光纜伸長情況下光單元中光纖芯線不受應(yīng)力，需要不銹鋼管被覆光纖中的光纖具有足夠大的余長。一般不銹鋼管二次被覆光纖的制造過程為光纖經(jīng)張力放線、S-Z絞后進(jìn)入由成型滾輪成型后的圓管狀不銹鋼帶中，再由滾輪成型的有縫不銹鋼管被覆光纖經(jīng)激光焊接、不銹鋼管拉拔定徑等工序制成。不銹鋼管二次被覆光纖中的光纖余長，可在制造過程中通過控制光纖放線張力和控制焊接不銹鋼管時的拉拔程度來得到。其制造生產(chǎn)線和工藝流程示意圖如


圖1所示。一般不銹鋼管二次被覆光纖的光纖余長不易做到充分大，并且在較大余長情況下普遍出現(xiàn)光纖衰耗增大和溫度特性劣化等問題。
關(guān)于大余長不銹鋼管二次被覆光纖技術(shù)，因是海底光纜和小截面結(jié)構(gòu)OPGW電力光纜的核心技術(shù)之一，長期以來世界各國都一直極為關(guān)注，德國SIEMENS、法國AICATEL、日本OCC、我國長飛、中天等公司都致力該技術(shù)的研發(fā)，但國外和國內(nèi)其他單位的不銹鋼管二次被覆光纖目前達(dá)到的光纖余長最大值為0.8％，不宜做成中心束管式光單元結(jié)構(gòu)的小外徑光纜。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖產(chǎn)品，該產(chǎn)品是一種具有S-Z螺旋、可變S-Z螺旋周期偏心內(nèi)孔塑料內(nèi)襯管和不銹鋼管外被覆層結(jié)構(gòu)的不銹鋼管二次被覆光纖。
本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成本實(shí)用新型所述的大余長不銹鋼管二次被覆光纖主要由光纖束、塑料內(nèi)襯管、粘接環(huán)、不銹鋼被覆管構(gòu)成，其中光纖束呈S-Z螺旋狀，光纖在塑料內(nèi)襯管螺旋偏心內(nèi)孔中，塑料內(nèi)襯管的內(nèi)孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，并且塑料內(nèi)襯管的外徑略小于不銹鋼被覆管的內(nèi)徑，不銹鋼被覆管在最外層。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是具有充分大的光纖余長量，良好的光纖余長一致性和光纖余長軸向分布均勻性，即實(shí)現(xiàn)了在小直徑(小于或等于10mm)不銹鋼管被覆光纖中光纖最大余長量≥1％，余長分布均勻，而且光纖溫度附加損耗特性優(yōu)良、長期穩(wěn)定可靠，通常傳輸損耗≤0.36db/Km(1310nm波長)、≤0.25db/Km(1550nm波長)，光纖溫度附加損耗值≤0.05db/Km(1550nm波長下，-40℃至+80℃范圍內(nèi))，而對于現(xiàn)有技術(shù)在達(dá)到與此同樣損耗、溫度附加損耗特性的情況下光纖余長僅為0.4％-0.55％。本發(fā)明能有效解決海底光纜和OPGW在實(shí)際使用過程中光纜受到架設(shè)伸長、溫度變化伸長、風(fēng)力伸長、覆冰伸長等引起的光纖受應(yīng)力、應(yīng)變等問題。
附圖概述
圖1為現(xiàn)有技術(shù)不銹鋼管二次被覆光纖制造工藝流程圖；圖2a為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖截面圖；圖2b為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖側(cè)視剖面圖；圖3為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖制造工藝流程圖；圖4為本實(shí)用新型不同長度不銹鋼管被覆光纖試樣的光纖余長量和同一不銹鋼管中各光纖余長差值的測定結(jié)果；圖5為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖抗拉強(qiáng)度測試結(jié)果；圖6為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖高低溫循環(huán)試驗結(jié)果；圖7為本實(shí)用新型不銹鋼管二次被覆光纖長期耐熱試驗結(jié)果；具體技術(shù)方案
以下結(jié)合附圖通過實(shí)例對本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如
圖1-7所示，標(biāo)號1-14分別表示光纖(1)、S-Z絞合(2)、導(dǎo)管(3)、焊接(4)、牽引(5)、收線盤(6)、模口(7)、滾輪(8)、不銹鋼帶(9)、不銹鋼管(10)、間隙(11)、塑料內(nèi)襯管(12)、粘接環(huán)(13)、擠出機(jī)(14)。
本實(shí)施例的光纖產(chǎn)品在不銹鋼管(10)內(nèi)設(shè)有塑料內(nèi)襯管層(12)，塑料內(nèi)襯管(12)的內(nèi)孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，其外徑略小于不銹鋼被覆管(10)的內(nèi)徑，光纖束(1)位于塑料內(nèi)襯管(12)內(nèi)，也呈S-Z螺旋狀。沿塑料內(nèi)襯管(12)的長軸方向，在內(nèi)襯管(12)外壁上，每間隔一個內(nèi)襯管內(nèi)孔S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期的距離，其局部與不銹鋼管內(nèi)壁粘接為一體，該局部粘接環(huán)軸向?qū)挾葢?yīng)大于或等于3mm，所間隔的距離以大于或等于一個內(nèi)襯管內(nèi)孔S-Z螺旋周期，但不多于10個這樣的周期為最佳。
塑料內(nèi)襯管(12)的設(shè)置可以有效的取得和控制不銹鋼管二次被覆光纖的光纖余長量、光纖余長軸向分布均勻性和防止不銹鋼管(10)內(nèi)壁焊縫處瑕疵損傷管內(nèi)裸光纖(1)。
本實(shí)施例產(chǎn)品在制造時是將光纖束(1)在張力放線后也以S-Z絞進(jìn)入塑料內(nèi)襯管(12)，從而再次取得光纖余長和保持各光纖余長一致性。該塑料內(nèi)襯管采用模芯S-Z搖擺偏心擠出工藝制備。沿塑料內(nèi)襯管的長軸方向，在內(nèi)襯管外側(cè)，每間隔一個塑料內(nèi)襯管內(nèi)孔S-Z螺旋周期以上(包含1個周期)的距離，但不大于10個周期，局部涂上一圈環(huán)形熱熔膠層(環(huán)寬度≥3mm)。當(dāng)不銹鋼帶(9)經(jīng)滾輪(8)成型，包復(fù)在塑料內(nèi)襯管(12)外進(jìn)行激光焊接成不銹鋼管(10)時，涂有熱溶膠的局部塑料內(nèi)襯管(12)外壁就與不銹鋼管(10)內(nèi)壁粘結(jié)為一體。
本實(shí)施例產(chǎn)品在使用過程中，在塑料內(nèi)襯管(12)材料的彈性形變范圍內(nèi)，當(dāng)被覆鋼管(10)受張力或溫度升高等而發(fā)生伸長時，具有S-Z螺旋偏心內(nèi)孔的塑料內(nèi)襯管(12)上與不銹鋼管(10)內(nèi)壁未粘結(jié)的部分將會出現(xiàn)一邊伸長一邊扭轉(zhuǎn)和S-Z周期長度增大，從而其內(nèi)部光纖(1)不受應(yīng)力應(yīng)變。反之，當(dāng)張力去除或溫度下降，被覆鋼管(10)回縮時，該部分塑料內(nèi)襯管(12)則在材料彈性形變范圍內(nèi)也同時收縮、反向回旋和S-Z螺旋周期長度復(fù)位。
本實(shí)施例產(chǎn)品性能試驗和檢測情況如下研制成的16芯不銹鋼管二次被覆光纖，不銹鋼管外徑為3.2mm，內(nèi)徑為2.8mm，壁厚為0.2mm。塑料內(nèi)襯管外徑為2.7mm，內(nèi)徑為2.0mm。采用截斷法對光纖損耗進(jìn)行測定，在1310nm波長下的平均光傳輸損耗值為0.34db/Km，在1550nm波長下的平均光傳輸損耗為0.20db/Km。
圖4顯示了不同取樣長度的不銹鋼管被覆光纖試樣的光纖余長量和同一不銹鋼管中各光纖余長的差值測定結(jié)果。由于不銹鋼管內(nèi)設(shè)置有S-Z偏心螺旋內(nèi)孔的塑料內(nèi)襯管，并且光纖束插入塑料內(nèi)襯管時也采用S-Z絞合，因此不銹鋼被覆管內(nèi)光纖可取得大余長量、各光纖間余長差值小且光纖余長沿軸向分布均勻。
取30M長度的上述不銹鋼管被覆光纖進(jìn)行張力拉伸試驗，同時監(jiān)測16×30M熔接總長度的光路傳輸損耗變化。圖5顯示了該試驗測試結(jié)果。由于本實(shí)施例的這種具有S-Z螺旋、可變S-Z螺旋周期偏心內(nèi)孔的塑料內(nèi)襯管結(jié)構(gòu)的不銹鋼管被覆光纖受張力拉伸時，在其彈性形變范圍內(nèi)會通過部分內(nèi)襯管邊轉(zhuǎn)動邊伸長來增大S-Z螺旋周期，從而釋放出比通常靜態(tài)時更大的光纖余長。因此，拉伸試驗檢測結(jié)構(gòu)表明當(dāng)被覆光纖相對拉伸伸長達(dá)1.2％時，被覆管內(nèi)的光纖傳輸損耗仍保持不變。
取200M長度的上述不銹鋼管被覆光纖繞成圈，置于高低溫試驗箱內(nèi)，進(jìn)行-40℃-+100℃的高低溫循環(huán)試驗和+90℃，400小時的連續(xù)耐熱試驗，同時連續(xù)監(jiān)測16×200M熔接總長度的光路在1550nm波長下的光傳輸損耗變化。圖6和圖7分別顯示了不銹鋼管被覆光纖在高低溫試驗和耐熱試驗中的損耗變化情況。根據(jù)試驗檢測結(jié)果，本實(shí)施例產(chǎn)品的光纖在高低溫試驗和耐熱試驗中的損耗變化值小于0.03db/Km，證實(shí)了上述不銹鋼管被覆光纖具有良好的溫度-損耗變化特性。
權(quán)利要求1.一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，主要包括具有S-Z螺旋光纖束、不銹鋼被覆管，其特征在于還包括塑料內(nèi)襯管，其中光纖在塑料內(nèi)襯管螺旋偏心內(nèi)孔中，塑料內(nèi)襯管的內(nèi)孔在長軸方向呈S-Z螺旋偏心狀，并且塑料內(nèi)襯管的外徑小于不銹鋼被覆管的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內(nèi)襯管的內(nèi)孔螺旋節(jié)距(S向螺旋或Z向螺旋)≤150mm，且該內(nèi)孔為具有S-Z螺旋的偏心內(nèi)孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內(nèi)襯管外徑與不銹鋼被覆管內(nèi)徑之間保持有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內(nèi)襯管外徑與不銹鋼被覆管內(nèi)徑之間保持的間隙≤0.15mm(即內(nèi)襯管外徑與不銹鋼管內(nèi)徑尺寸差值≤0.30mm)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，其特征在于所述的塑料內(nèi)襯管外壁與不銹鋼管內(nèi)壁在長軸方向每隔一個塑料內(nèi)襯管的螺旋偏心內(nèi)孔的S-Z螺旋周期以上，但不大于50個周期(包含一個螺旋偏心內(nèi)孔的S-Z螺旋周期)距離，即有一永久相互固定處。
專利摘要本實(shí)用新型涉及通信光纜及二次被覆光纖領(lǐng)域，具體的講是涉及一種大余長不銹鋼管二次被覆光纖，即是一種具有S－Z螺旋、可變S－Z螺旋周期偏心內(nèi)孔塑料內(nèi)襯管和不銹鋼管外被覆層結(jié)構(gòu)的不銹鋼管二次被覆光纖，其優(yōu)點(diǎn)是具有充分大的光纖余長量，良好的光纖余長一致性和光纖余長軸向分布均勻性。
文檔編號G02B6/44GK2657023SQ200320108198
公開日2004年11月17日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者李蘇明, 馬汝祎, 陸曉明, 陳斌 申請人:上海亨通光電科技有限公司