專利名稱：：光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的一種光纜。具有與其它光纜單元不同熱膨脹系數(shù)的光波導(dǎo)體單元是公知的，其它光纜單元尤其指纜皮、芯線套材料、可能有的抗拉和／或抗壓單元等。當將光波導(dǎo)體松弛地設(shè)置在一個腔中時，它們僅通過摩擦與原來的纜體接觸，并由于原來的纜體相對光波導(dǎo)體單元熱膨脹系數(shù)不同，可引起后者的大彎曲，這將導(dǎo)致光波導(dǎo)體單元的阻尼增大。因此，通常接收光波導(dǎo)體的腔的尺寸應(yīng)設(shè)計得寬大，以致可避免由大彎曲引起的阻尼增大。這種非常通用的方法具有其缺點，即纜的橫截面顯著的增大，因為在迄今公知的纜中仍以“超尺寸”方式工作。關(guān)于纜結(jié)構(gòu)、設(shè)計及計算的詳情可從G．Mahlke及P．Goessing著的書“纖維光纜”(“FiberOpticCables”)第9章(“光纜設(shè)計”—第115至158頁)(JohnWiley&amp;Sons公司，第三增補版1997)中多種得到。由US—PS4，770，489公知了松弛地設(shè)置在相應(yīng)腔或小管中的光波導(dǎo)體。此外，設(shè)有多個抗拉的單元，它們比原來的纜體具有較高的楊氏彈性模量并同時具有較低的熱膨脹系數(shù)。對此可能使用放入環(huán)氧樹脂中的玻璃纖維，碳纖維或芳族聚酰胺絲纖維。以此方式可以使光纜的使用范圍從原來的攝氏—20至+60度達到攝氏—20至+70度。對此的出發(fā)點是，光纜結(jié)構(gòu)本身不被改變。由US5，098，177公知了一種光纜，它具有一個抗拉單元。其中光波導(dǎo)體松弛地設(shè)置在相應(yīng)腔或小管中及設(shè)有一個由LCP(液晶聚合物)作的層，它的線性溫度膨脹系數(shù)達到—1510—6至—55—6(1／K)之間。為了適合不同的膨脹，設(shè)置了為5％的相對大的間隔容差(間隙)。這個及設(shè)層工序體現(xiàn)為附加成本，此外由于附加層增大了光波導(dǎo)體的外徑，以致由于光波導(dǎo)體位置加大的需要就使其通過限制膨脹比例所達到的部分失去。本發(fā)明的任務(wù)在于，指出一種如何以簡單方式使光纜內(nèi)接受一個或多個光傳導(dǎo)單元的腔空間需量減小的途徑。該任務(wù)將在根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的電纜上通過權(quán)利要求1特征部分的特征來解決。本發(fā)明的出發(fā)點是，在對大彎曲至為關(guān)鍵的低溫區(qū)域中，以纜體的膨脹率為一方面，以光傳導(dǎo)單元(例如，其形式為單個光波導(dǎo)體、一個光波導(dǎo)體束或通常機械上構(gòu)成一個單元的長距光波導(dǎo)體結(jié)構(gòu))的膨脹率為另一方面，相互這樣地匹配(同步)，即它們僅是彼此最大相差一個預(yù)定值。由此可實現(xiàn)，使光傳導(dǎo)元件產(chǎn)生一個最佳適配的“移動窗口”，它就本身而言應(yīng)盡可能小，但在任何情況下仍足夠接受由于不同剩余的，尤其局部縱向膨脹引起的大彎曲，及避免由此產(chǎn)生的阻尼增大。根據(jù)本發(fā)明，附加于上述的解決方案或與其無關(guān)地，可這樣地設(shè)計光波導(dǎo)體纜，即在低于20℃，尤其在光纜的低溫限值(例如—30℃)時，對以光傳導(dǎo)元件隨溫度變化的膨脹百分比值為一方及以相關(guān)纜體結(jié)構(gòu)的膨脹百分比值為另一方之間的偏差選擇得使膨脹值之差低于±0．03百分點，優(yōu)先為低于±0．02百分點，尤其為低于±0．01百分點。將合乎要求地這樣選擇腔的尺寸，即在低溫限值時由光傳導(dǎo)元件的附加伸長引起的局部彎曲半徑大于70mm。也可附加于上述的解決方案或與其無關(guān)地進行這樣的處理，即光波導(dǎo)體通過機械加強用與它相連接的塑料附件這樣地增厚(例如通過光波導(dǎo)體上的另外涂層和／或一種其它敷層，如在光波導(dǎo)體束的外面)，即使得在低溫時，其伸長率達到與纜體結(jié)構(gòu)的伸長率相適配，最好相差極小(如最大0．05％)。本發(fā)明的進一步構(gòu)型描述在從屬權(quán)利要求中。以下將借助表示實施例的附圖來詳細地描述本發(fā)明及其進一步構(gòu)型。附圖為圖1各種光波導(dǎo)體束相對溫度的相對膨脹率；圖2在圖1中描述了其隨溫度變化過程的光波導(dǎo)體束的端視圖圖3各種纜體結(jié)構(gòu)隨溫度的變化及光波導(dǎo)體和光波導(dǎo)體束隨溫度的變化；圖4具有設(shè)置在腔中的光波導(dǎo)體束的一個光纜的橫截面圖；圖5具有絞扭在一個中心單元上包括光波導(dǎo)體束的絞扭單元的一個光纜的橫截面圖；圖6具有設(shè)置在一個中心管中的個別光波導(dǎo)體的一個光纜；圖7具有設(shè)置在一個中心管中的單個光波導(dǎo)體束的光纜；及圖8具有絞扭在一個中心單元上包括個別光波導(dǎo)體的絞扭單元的一個光纜的橫截面圖。圖1表示伸長率dL／L(％)相對以℃為單位的溫度T的變化曲線。分別地對三個不同的光波導(dǎo)體束作出試驗，它們在圖2中以前視圖表示并被標以RB4、RB8及RB12。在束RB4中，總共設(shè)有4個光波導(dǎo)體LW，在束RB8中，總共設(shè)有8個及在束RB12中設(shè)有12個光波導(dǎo)體。這些光波導(dǎo)體表示為通常結(jié)構(gòu)，即具有一個直徑約為9μm的核芯(在單模纖維情況下)、一個外徑約為125μm的外殼(覆層)及外徑約為250μm的一或多層塑料涂層(例如由丙烯酸樹脂，聚氨脂丙烯酸酯或硅丙烯酸酯，環(huán)氧丙烯酸酯，無機性體系等組成的涂層)。作為替換也可以使用多模纖維(核芯直徑=50μm／62．5μm或100μm)或POF(“塑料光纖”)。合乎要求的是，該光波導(dǎo)體直接地用涂層依次相接觸并在外部圍上一個共同的保護殼，該保護殼可有利地由一種塑料，如一種熱塑性塑料或一種丙烯酸酯尤其是聚氨脂丙烯酸酯組成)。這樣形成的每個光波導(dǎo)體束的厚度d對于圖2中所示的光波導(dǎo)體束的所有實施例約為280—400μm，最好在310及370μm之間。對于以下將描述的量度，束RB4具有的寬度為1．1mm，束RB8具有2．1mm及束RB12具有約2．1mm的寬度。束RB4的厚度或高度為370μm，束RB8的高度為310μm及束RB12的高度也為310μm。如從圖1中可看到的，伸長率dL／L隨溫度變化的曲線對于圖2中所述類型的所有三個束是很相似的，其中對于束RB4的dL／L值用曲線KR4、對于束RB8用虛線KR8及對于束RB12用點劃線KR12表示。尤其指示出，在高于20℃時這些曲線幾乎水平伸長，這表明溫度膨脹系數(shù)實質(zhì)上由光導(dǎo)纖維的玻璃部分確定?？梢越忉尩氖?，在高溫下光波導(dǎo)體LW的保護殼SH和／或涂層由于其材料的較大柔軟性，它們的影響不再象在低溫下那樣強地出現(xiàn)。在低于20°并尤其低于0°時對于伸長率dL／L具有很強的溫度變化，這表明，在束涂層及纖維涂層為一方面及在原來的光波導(dǎo)體束的玻璃為另一方面之間發(fā)生著強烈的變換影響。對于光導(dǎo)纖維使用的玻璃具有α=0．0410－5至0．110－51／K的膨脹系數(shù)，而對于涂層用的材料其膨脹系數(shù)約在α=510—51／K至3010－51／K的范圍內(nèi)，及對于保護殼SH用的材料也約在α=510—51／K至3010—51／K的范圍內(nèi)，其中前值對應(yīng)—30℃及后值對應(yīng)60℃。此外，這些塑料材料膨脹系數(shù)的溫度特性是非線性的。圖3也表示對于從—30℃(假定作為溫度下限值)到+60℃(假定作為溫度上限值)的溫度范圍，不同光纜結(jié)構(gòu)的溫度變化的例子。這些曲線表示長度伸長率dL／L=f(T)以20℃(室溫)為基礎(chǔ)的標稱值，其中增量的近似方式為△L／L=ε=αΔt，其中α作為溫度膨脹系數(shù)及在該例中溫度步距為ΔT=10°。因此，相應(yīng)的中間(增量)溫度膨脹系數(shù)α對應(yīng)于兩個這樣的拐點溫度之間的伸長率曲線的斜率，故α=ε／ΔT。在光纜結(jié)構(gòu)中，首先以具有光波導(dǎo)體束的小腔體光纜為前提，它們?nèi)鐖D4中的所示其橫截面的這樣一種光纜CA。但在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可使用所有其它的光纜，例如空心纜芯光纜(“松管”)、架空光纜等，如借助圖6至8還要解釋的。根據(jù)圖4的光纜CA具有一個中心抗拉元件CE，例如是由鋼線或玻璃纖維增強的塑料材料(GFK或FRP=“纖維增強塑料”)作成，在該抗拉元件上面固定有由塑料材料作成的中間層(腔體)CS，該中間層具有向外張開的螺旋狀伸長的、最好為矩形的槽或腔CB。該張開的腔CB將由一個譬如借助一種薄膜、膨脹織物或類似物作的繃帶或包帶BN封閉。再向外最好是由塑料作的、尤其是由PE作的外殼AS。在腔CB中各設(shè)置一個光波導(dǎo)體束的堆STP，其中這些是在徑向依次疊放并在一個腔中標以LB1至LBn(在本例中選擇n=5，及在束中的光波導(dǎo)體數(shù)假定為4)。這些光波導(dǎo)體束LB1至LBn可最好具有圖2中所示的結(jié)構(gòu)。光波導(dǎo)體束LB1至LBn可移動地布置在腔CB中，即將腔CB的橫截面(寬為B，高為H)選擇得大于由束LB1至LBn組成的束堆STP的外部尺寸(寬為BS，高為HS)。由此雖然使光波導(dǎo)體束在確定的部分區(qū)域中通過摩擦接觸到腔的壁及底上，但基本上也是可自由移動的。合乎要求的是，將寬度B選擇得比BS略大些(最好在0．2及0．4mm之間—該寬度與光纜的彎曲半徑有關(guān)及適于彎曲半徑的規(guī)定值=光纜直徑的10倍)，因為這里不會出現(xiàn)任何值得一提的溫度問題。每個這種光纜具有溫度膨脹系數(shù)α隨溫度的確定變化，其中α在很大程度上與尺寸及所使用的材料或整個結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的材料部分有關(guān)?？估牧蠈ε蛎浶阅芫哂刑貏e的影響，它們例如為，抗拉核芯CE及具有大尺寸的塑料材料，如包圍核芯CE的腔體SC的塑料材料及一或多層外殼AS。圖4中所示的光纜CA的纜結(jié)構(gòu)為一方及光波導(dǎo)體束為另一方的熱膨脹系數(shù)之間的差別愈大，則必需在徑向上相應(yīng)腔體CB的尺寸愈大，由此對于給定工作溫度范圍(通常為—30℃到+60℃)能使光波導(dǎo)體束LB1至LBn的堆STP有足夠的移動可能性(偏移可能性)，以便能補償膨脹系數(shù)的不同，而又不致產(chǎn)生不希望有的大彎曲。盡管對于以下的考慮首先是基于腔式纜體，但本發(fā)明的原理，即溫度變化過程平衡(“同步”)可應(yīng)用于所有其它的纜結(jié)構(gòu)。作為例子，將以根據(jù)圖4的、具有最大纖維數(shù)目100的腔式光纜為基礎(chǔ)。在其中總共6個腔中可用一個腔設(shè)置一對帶絕緣的電導(dǎo)體EL1、EL2(信號通道)；也可以，所有的腔中設(shè)置光導(dǎo)束堆。圖示的光纜可接收至多100個光波導(dǎo)體，因為在其余5個腔CB的每個中可設(shè)置20個光波導(dǎo)體(5束，每束4個光波導(dǎo)體)。結(jié)合圖3的另外考慮是，所有的例子(圖3中相對曲線CAS3的光纜除外，它的D=14mm)中以15mm的外徑D為基礎(chǔ)。外殼AS(由PE作成)的壁厚約為1．7mm，層BN例如為由約0．6mm的膨脹織物作成，腔體SC(由PE作成)具有約10．4mm的外徑(圖3中CAS3除外，它具有DS=9．5mm)，及設(shè)在內(nèi)部的由抗拉材料作的核芯CE具有2．6mm的外徑。以下的計算及圖示的曲線自然包括了一定的誤差值，即往往不具有在文獻中的很精確的數(shù)據(jù)材料，及所進行的測量僅是在一定容差值范圍中取得的。這種由相應(yīng)容差值給出的不精確性雖然可使圖示的或計算的或測量的值在一定范圍中變化，但這些變化卻遠低于在通過根據(jù)本發(fā)明改變光纜尺寸的改進上所達到的的值。通過試驗可以作到(例如借助樣型)使溫度變化過程的“同步”受影響，以便由此導(dǎo)出正確的橫截面及混合物比例。在圖3中用點示曲線表示具有最大伸長率的溫度變化DL／L=f(T)的一個光纜CAG2的、以20℃為基礎(chǔ)的標稱值。該相關(guān)的光纜具有一個由玻璃纖維增強塑料作的直徑為2．6mm的抗拉中心元件CE，其中在由乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂(組分約20％)組成的及約80％橫截面的基質(zhì)材料中填充玻璃纖維絲。這樣構(gòu)成的光纜CAG2的伸長率溫度變化達到—30℃時的—0．16至+60℃時的0．09。實線曲線CAS1與光纜結(jié)構(gòu)CAG2的區(qū)別僅在于，在此情況下抗拉元件CE是由直徑為2．6mm的鋼線構(gòu)成的。該光纜CAS1的伸長率溫度變化小于光纜CAG2，但這兩個光纜在基本趨勢上表現(xiàn)為相似的伸長率變化。這樣構(gòu)成的光纜CAS1的伸長率溫度變化達到—30℃時的—0．10至+60℃時的0．07。以短劃線表示的曲線CAS3的光纜同樣具有由直徑為2．6mm的鋼線構(gòu)成的核芯，但這里是以具有較小直徑、即約DS=9．5mm(取代以上的10．4mm)的帶槽塑料體為前提的，外殼的壁厚仍為1．7mm，與前面例子中的相同。這樣構(gòu)成的光纜CAS3的伸長率溫度變化達到—30℃時的—0．1至+60℃時的0．07。粗劃線RB表示光波導(dǎo)體束(圖2中的RB4)的伸長率曲線。粗實線FB表示具有250μm外徑的單涂層(覆層)光波導(dǎo)體的伸長率曲線。由于在低于20℃范圍中束曲線RB與腔式纜體CAG2、CAS1、CAS3的曲線之間的溫度曲線的差別大，必需設(shè)置大的腔深度H，以便在低溫時實現(xiàn)補償其移動及避免大彎曲。為了說明對塑料材料膨脹系數(shù)的影響因素，現(xiàn)在將以一個多組分(即由不同的材料組成的)系統(tǒng)出發(fā)，其基于塑料材料(圖4中的外殼AS，光纜的塑料體SC及具有相同尺寸)的110—51／K的膨脹系數(shù)并對于具有GFK核芯CE(圖3中曲線CAG5)和鋼線核芯CE(圖3中曲線CAS4)的腔式纜體進行計算。此外假定核芯及外殼材料具有與以上例子相同的的楊氏彈性模量。在實踐中，以上所述的膨脹系數(shù)例如可這樣地實現(xiàn)或近似得到，即所有的PE材料(圖4中單元AS及SC)中填充LCP，其中LCP的百分比組分與待校正的長度差有關(guān)。粗劃線的曲線RB及曲線CAS4在低于20℃時在很大程度上相同，即可以用非常小的腔體高度工作，因為纜體及光波導(dǎo)體束約相同地(“同步”)伸長。相對地，當使用例如與曲線CAG2相應(yīng)的光纜結(jié)構(gòu)時，在—30℃時該纜體的很強收縮(至—0．16％)迫使圖4結(jié)構(gòu)的腔體內(nèi)的束LB1至LBn形成很大的過長度，這些束(CAG2)在—30℃時的伸長率僅約為—0．06％，以使得在這里對于整個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了—0．16+0．06=—0．1的長度差。在圖4的光纜處于低溫時，束LB1至LBn為了長度平衡(理論上)將以大致波狀伸長線布置，以取得較大長度，因為根據(jù)歐拉定律，束LBn的彎曲力很小。如果從圖4的光纜中束LB1至LBn取得一個大致正弦波曲線出發(fā)，當在束LB1至LBn上不作用任何壓力的情況下，在相應(yīng)CAG2的光纜中剩余間隙SP=H—HS(在20℃時束堆以上的空隙)約為0．8mm。相應(yīng)地，如果從曲線RB為一方及CAS4(圖3)為另一方的相應(yīng)組合出發(fā)，為了能接受由于不同的伸長率引起的剩余長度差(—0．06％+0．055％=—0．005％)，間隙寬度SP僅約為0．2mm。通常一定的間隙寬度是合乎要求的，以便能補償制造時的公差及在必要時可接受或平衡彎曲壓力。當在腔式纜體中不是設(shè)置光波導(dǎo)體束，而是設(shè)置個別光波導(dǎo)體(光波導(dǎo)體及涂層=外徑譬如250μm)時，則在對于個別光波導(dǎo)體膨脹系數(shù)的溫度變化給出的曲線FB及纜體曲線之間應(yīng)具有盡可能大的近似性。為此，具有纜體CAG5的組合是合乎要求的，即光波導(dǎo)體將被設(shè)置在上述類型的一個腔式纜體(類似于CAS4)中，但其中設(shè)有2．6mm外徑的玻璃纖維。一般地，在低溫范圍中溫度曲線偏差選擇得愈小，即纜體溫度曲線為一方及光傳導(dǎo)單元的溫度曲線(RB，F(xiàn)B)為另一方的之間的距離愈小，則在腔式纜體SC的腔CB中需提供的剩余間隙就愈小，以在低溫時仍允許能有剩余平衡過程。通常，將有利地這樣來進行設(shè)計，即首先根據(jù)光纜預(yù)定溫度范圍如從—30℃至+60℃的溫度通過計算或試驗來確定曲線RB(在使用光波導(dǎo)體束時)或FB(在使用個別光波導(dǎo)體時)。然后，通過這樣改變不同的參數(shù)(例如用GFK核芯代替鋼核芯，用另一種塑料材料代替腔體SC的塑料材料)來設(shè)計相關(guān)光纜的結(jié)構(gòu)，即使得這樣得到的光纜結(jié)構(gòu)的溫度曲線在20℃及下限(例如—30℃)之間的范圍中盡可能接近地位于光波導(dǎo)體束的溫度曲線RB旁(使用光波導(dǎo)體束時)或光波導(dǎo)體的溫度曲線FB旁(使用個別光波導(dǎo)體時)。除了對于不同單元AS、SC、及CE的上述材料變化外，這里也可附加地改變這些單元的尺寸，即譬如，核芯元件CE的直徑被作得大些或小些，改變外殼AS的壁厚，及必要時亦改變腔體的橫截面。由于這樣多種構(gòu)型的可能性，對于相應(yīng)的光傳導(dǎo)元件，如對于一種預(yù)定的束溫度變化(RB)或?qū)τ谝环N預(yù)定的光波導(dǎo)體溫度變化(FB)，相關(guān)的纜結(jié)構(gòu)鑒于溫度變化可在最理想的量度上被優(yōu)化。合乎要求的是，在從20℃到根據(jù)相應(yīng)光纜規(guī)格的下限溫度(這里例如—30℃)的范圍中，纜體的熱收縮對所使用的光傳導(dǎo)元件(例如光波導(dǎo)體FB或光波導(dǎo)體束RB)的熱收縮的偏差不大于±30％，最好不大于±20％。當在從20℃到下限溫度的范圍中，纜體的熱收縮對所使用的光傳導(dǎo)元件的熱收縮的偏差≤±10％時，可以實現(xiàn)一種具有小剩余間隙的特別緊湊的結(jié)構(gòu)。尤其是在合理的材料選擇及精確的調(diào)整的情況下可如下地實現(xiàn)極緊湊的纜結(jié)構(gòu)，即纜體的熱收縮對所使用的光傳導(dǎo)元件的熱收縮的偏差≤±5％。在優(yōu)化使用所有可能的參數(shù)時甚至可實現(xiàn)該偏差≤±2％。纜體CA為一方相對另一方的光傳導(dǎo)元件(例如光波導(dǎo)體LW或束RB)的溫度變化還應(yīng)該這樣地進行，即該偏差值應(yīng)盡可能保持小，并在溫度低于20℃時也是如此。合乎目的地，該偏差可涉及低于10℃、并尤其是低于0℃。如從圖3可看到的，在以纜體結(jié)構(gòu)如CAG5為一方及相關(guān)的光傳導(dǎo)元件如FB為另一方之間相當好的近似性可用絕對值來表達。因此合乎要求的是，在根據(jù)光纜規(guī)格的光纜下限溫度(在目前的例子中最低溫度為—30℃)上，光傳導(dǎo)元件(例如FB)溫度變化的dL／L百分比值為一方及相關(guān)的纜體結(jié)構(gòu)(例如CAG5)溫度變化的dL／L百分比值為另一方之間的偏差值這樣地選擇，即相應(yīng)的dL／L值小于±0．03個百分點，其中優(yōu)選值采用±0．02個百分點，因為對此只需要很小的剩余間隙距離。在纜結(jié)構(gòu)的一種非常仔細的設(shè)計中，相對于所屬的光傳導(dǎo)元件其dL／L值的偏差可作到±0．01。例如，圖3中根據(jù)曲線CAS4的纜體及根據(jù)曲線RB的偏差僅為小于0．01個百分點(=有利組合)，而相對于該光纜的個別光波導(dǎo)體(FB)偏差為0．035個百分點(=非有利組合)。因此，合乎要求的是，在腔CB中0．1mm及0．4mm之間范圍內(nèi)較小的剩余間隙能允許在窄的有限范圍中形成移動過程，如當光纜彎曲時，例如被拉入管子或類似物中或被卷繞到光纜卷筒上可能發(fā)生的移動過程。即使在這種情況下，及盡管腔CB是螺旋形的，但由于在以光波導(dǎo)體束LB1至LBn為一方及帶槽的塑料體SC的壁為另一方之間的摩擦接觸，也不會發(fā)生完全的移動平衡，因為摩擦僅允許移動過程是局部的。視光纜設(shè)計的材料配對而定其滑動摩擦系數(shù)在0．2至0．7之間波動。由于摩擦系數(shù)及小的彎曲力根據(jù)歐拉公式光波導(dǎo)體束通過纜殼僅受到很小的壓力。通常也不要求，在圖4的光纜結(jié)構(gòu)中的光波導(dǎo)體束不受到任何壓力。很小的壓力不起任何作用，因為它雖涉及不穩(wěn)定性但該壓力很小。通常，光波導(dǎo)體或光波導(dǎo)體束在室溫下在通常很小預(yù)應(yīng)力的情況下這樣地放入，即它們直接被放在相應(yīng)的腔的底部。由于從圖3中看到的伸長率導(dǎo)致了拉力的增加，因為隨著溫度的增大與曲線CAG2至CAG5對應(yīng)的光纜的伸長比與曲線FB／RB對應(yīng)的光波導(dǎo)體的伸長增長強烈。這對于相應(yīng)的光導(dǎo)纖維總是在一定的已知范圍中無害的。此外可有利地這樣進行一般的、即與具體纜結(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)計在較高溫度即溫度上限區(qū)域(例如根據(jù)光纜規(guī)格60℃)，光波導(dǎo)體由于溫度增高形成的伸長不超過給定限值，最好不超過0．1％，尤其最好不超過0．05％。通常的出發(fā)點是，在溫度上限區(qū)域即根據(jù)光纜規(guī)格的最高溫度(例如60℃)時由溫度引起的0．1％(由于溫度負荷)的伸長既對光傳導(dǎo)元件的壽命無影響(由于損壞概率可以忽略)，對于光傳導(dǎo)元件也不會產(chǎn)生任何不希望有的光導(dǎo)纖維的阻尼增加。在短期受影響時(例如在敷設(shè)時)允許光導(dǎo)纖維達到根據(jù)光纜規(guī)格的一定伸長限值的多倍(例如通過拉力)，一般達到0．3％至0．2％。在該限值中，應(yīng)算入在敷設(shè)時出現(xiàn)的由溫度引起的伸長，即例如，由溫度引起的伸長0．1％+在敷設(shè)時由拉力引起的伸長0．2％，得到總伸長為0．3％(在不利的情況下)。光波導(dǎo)體／光波導(dǎo)體束FB／RB的曲線及纜體(例如相應(yīng)于CAG5的纜體結(jié)構(gòu))的曲線靠得愈近，在光波導(dǎo)體／光波導(dǎo)體束中受到的伸長應(yīng)力愈小。通常在上部范圍中、即在較高溫時的曲線偏差較不關(guān)鍵，因為光波導(dǎo)體直接承受在所述容許范圍上的小拉力，而不會引起傳導(dǎo)阻尼的增高。相反地，在低溫區(qū)域中由于不精確確定地出現(xiàn)的大彎曲及由此引起的大彎曲阻尼，通常該區(qū)域較為關(guān)鍵。因而合乎要求的是，在低溫區(qū)域中如低于20℃、尤其低于10℃及最好低于0℃時，以纜體結(jié)構(gòu)為一方及光波導(dǎo)體／光波導(dǎo)體束為另一方之間其曲線彼此極其靠近，如在圖3中曲線FB為一方及曲線CAG5為另一方(或RB及CAS4)所示的。本發(fā)明的應(yīng)用不被限制在圖4中所示的所謂腔式纜體的纜體結(jié)構(gòu)上。而本發(fā)明可普遍地應(yīng)用于根據(jù)不同的熱膨脹系數(shù)策劃溫度窗口的場合。例如可具有與圖5相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，其中n個絞扭單元CL51至CL5n被絞合在一個抗拉核芯CE5上，絞扭單元例如所謂“松管”或空心芯件結(jié)構(gòu)的方式。各個管狀絞扭單元在其內(nèi)部具有矩形或圓形的腔CB51至CB5n，在腔中以堆的形式放置了結(jié)合圖4所述方式的光波導(dǎo)體束LB51至LB5n。在這里也可在對光纜設(shè)置的溫度范圍中產(chǎn)生膨脹過程，故設(shè)置了相應(yīng)的間隙，即束堆STP5的高度被選擇得小于相應(yīng)腔孔的高度。光波導(dǎo)體／光波導(dǎo)體束的膨脹系數(shù)為一方及纜體結(jié)構(gòu)為另一方之間的有利配置選擇類似于結(jié)合圖3所解釋的考慮，即束的伸長及纜體結(jié)構(gòu)的總伸長相互接近到這樣的程度在低于20℃、最好低于10℃并尤其最好低于0℃時，在纜體結(jié)構(gòu)為一方及光波導(dǎo)體或光波導(dǎo)體束為另一方之間相對伸長之差保持小于30％、最好低于20％并尤其最好低于10％。在圖6中表示出一個光纜CA6，它包括一個塑料作的外殼AS6、一個抗拉力中間層ZF6、一個塑料作的內(nèi)管SR6及設(shè)置在其內(nèi)部的各個光導(dǎo)纖維LW1至LWx，其中合乎要求的是，這些光導(dǎo)纖維被埋在一種軟填充物質(zhì)FM6中。如果從通常(公知)的光纜結(jié)構(gòu)出發(fā)，則所述的光纜具有以下結(jié)構(gòu)纜CA6的外徑11．0mmAS6的壁厚2．5mm，材料為PEZF6的壁厚1．6mm，材料為GFK擠壓管SR6的壁厚0．55mm，材料為PC／PBT或PBT。所述光纜在上述結(jié)構(gòu)情況下在—30℃時，類似圖3具有—0．08％的相對長度變化dL／L。它距曲線FB有較大的距離，該曲線適合于個別的光波導(dǎo)體(如圖6中所示)并在—30℃時具有約0．02％的dL／L值，對于根據(jù)圖6的光纜在+60℃時具有+0．05％的dL／L值。在本發(fā)明的范圍中，存在如下的第一“同步”可能性光波導(dǎo)體從0．25增厚到0．35mm(通過附加丙烯酸酯層)。這種纖維在—30℃時具有約—0．059％的dL／L值，及在+60℃時具有0．017的dL／L值。如果在圖6中用光波導(dǎo)體束取代個別光波導(dǎo)體，則也可得到一定的“同步”，因為其dL／L值在—30℃時約為—0．063％，及在+60℃時約為0．01(參見圖3)為了改善類似圖6中光纜的溫度特性，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如也可進行對原纜體結(jié)構(gòu)的改變，其中相對上述實施例的尺寸實現(xiàn)不改變用3個4束來取代12個單纖維。外殼AS6由80％的PE+20％的LCP(液晶聚合物—這里及以下均用重量百分比(重量％)表示)對于該纜體在—30℃時伸長值dL／L為約—0．06％。通過改變尺寸也同樣可以工作。于是外殼AS6的壁厚可從2．5mm減小到1．5mm(得到纜徑=9mm)，這就得到約—0．06％的dL／L(—30℃)及在+60℃時dL／L為0．038％。在圖7中一部分用點劃線表示了直徑約為13．9mm的一個普通光纜CA7*，它的外殼是圓的及由PE作成并具有3mm的均勻壁厚。在該外殼中插有亦由點劃線表示的兩個約同心徑向?qū)χ玫目估瓎卧猌E71*及ZE72*，它們位于一個橫截面中，具有1．5mm的外徑及由鋼作成。向內(nèi)接著是一個鋼管套SR72及一個由塑料材料(尤其是由PBT或PC／PBT)作成的內(nèi)管SR71。在管SR71內(nèi)部設(shè)有一個光波導(dǎo)體束的堆STP7，它在必要時可埋置在填充物質(zhì)FM7中。這樣一種光纜在—30℃時類似圖3具有—0．09％的dL／L值，并位于相對束形式的光傳導(dǎo)元件所屬的曲線RB較大的距離上。在圖7中用實線表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化光纜CA7，它具有一個橢圓外殼AS7。向內(nèi)接著也是鋼管套SR72及由塑料材料(尤其是由PBT或PC／PBT)作成的內(nèi)管SR71。在管SR71內(nèi)部也設(shè)有一個光波導(dǎo)體束的堆STP7，它在必要時可埋置在填充物質(zhì)FM7中。在圖7中用實線表示的光纜CA7的結(jié)構(gòu)是在本發(fā)明原理的意義上被優(yōu)化的。為此相對原來CA7*的狀態(tài)作出一系列改變對于外殼AS7用MDPE代替PE，并其中含有10％的LCP。外殼AS7是橢圓形狀及具有13及11mm的橢圓軸，其中在橢圓13mm處設(shè)置了拉力單元。通過纜CA7外部輪廓的改變得到了殼材料約30％量級的節(jié)約。此外減小了殼材料對整個纜特性的影響，因為其材料減少了。LCP具有的膨脹系數(shù)α為—0．0310—41／K及楊氏彈性模量為20000N／mm2，通過LCP成分使塑料殼的熱膨脹系數(shù)相應(yīng)減小。另一改變將如下地進行在每側(cè)用一對抗拉單元ZE71、ZE72及ZE73、ZE74取代單抗拉單元ZE71*及ZE72*，它們在兩側(cè)對稱地布置在橢圓長軸上。它們設(shè)置得約靠里些并實際直接位于空心鋼套SR72上。這里每個這種抗拉單元的直徑被選為1．5mm并由GFK作成。必要時抗拉單元的直徑可被增大到1．8mm，以便達到更精確的同步。內(nèi)管SR71具有6mm的外徑及4．4mm的內(nèi)徑(如CA7*)并也由LCP成分，其量級約為20％，其余為80％的PBT組成。為了無論是對實施形式CA7還是對實施形式CA7*保證其縱向密封性，在抗拉單元CE71*及CE72*或CE71至CE74的區(qū)域中設(shè)置膨脹材料，如以膨脹線材的形式。普通結(jié)構(gòu)的纜CA7*在—30℃時類似于圖3具有的相對伸長dL／L約為—0．09％，因此距對光波導(dǎo)體束的溫度變化給出的具有約為—0．06％的dL／L值的曲線RB較遠。如果相應(yīng)地對其優(yōu)化，如圖7中纜AS7所示，則在—30℃時得到dL／L值約為—0．07％，它距具有約為—0．06％的曲線RB的值近些。這里由10個光波導(dǎo)體束組成一個堆STP8，及每束具有8個光波導(dǎo)體其外部尺寸為2．1×0．3lmm。但對于膨脹曲線的影響(相對4芯束)小，如圖1所示。堆STP8的束可用適當方式，如借助一種螺旋形保持件保持在一起。在圖8中表示出一種光纜CA8，它具有外殼AS8。在其內(nèi)部具有保護套SH82及SH81，其中SH82由抗拉的，最好是埋在基質(zhì)材料中的芳族聚酰胺纖維和／或玻璃纖維組成，及SH81是由塑料材料組成的保護管。在保護管SH81的內(nèi)部設(shè)有抗拉核芯單元CE8，它被一個塑料層加厚到所需外徑。在這樣被加厚的該抗拉單元CE8／AL8上絞扭有多個光波導(dǎo)體束AD1－ADm，在該例中，其中還設(shè)有無功單元LE1—LEm。當然也可以，整個空間完全絞設(shè)光波導(dǎo)體束。合乎要求地，無功單元LE1—Lem可由小抗拉力塑料材料，例如PE、PBT組成。每個光波導(dǎo)體束AD1—ADm最好包含埋設(shè)在一種填充物質(zhì)中的一個或多個光波導(dǎo)體LW(“空心芯件”—“松管”)。如果出發(fā)點是，相應(yīng)圖8的光纜CA8表現(xiàn)為一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，則它具有的外徑為16．25mm及各個單元具有以下結(jié)構(gòu)AS8的壁厚2．4mm，材料PESH82的壁厚0．55mm，材料芳族聚酰胺纖維及玻璃纖維SH81的壁厚1mm，材料PEBW8的壁厚0．3mm，材料牛皮縐紋紙芯件AD1—ADm(套)的外徑7．7mmLE1—LEm的外徑2．0mm，材料PEAD1—ADm的外徑2．0mm，外壁材料PBT或PC／PBTAL8的壁厚0．75mm，材料PECE8的外徑2．1mm，材料GFK。該纜的相對伸長dL／L相應(yīng)于圖3在—30℃時約為—0．31％。如果現(xiàn)在用本發(fā)明的原理來改變上述的結(jié)構(gòu)，首先使塑料成分的強收縮性減小，即其外徑僅設(shè)為14．4mm，及各個單元具有以下結(jié)構(gòu)AS8的壁厚2．4mm，材料80％的PE及20％的LCPSH82的壁厚0，即被去消SH81的壁厚1．55mm，材料GFK管，E=40000N／mm2，及α=0．610—51／KBW8的壁厚0．3mm，材料牛皮縐紋紙芯件AD1—ADm(套)的外徑7．7mmLE1—LEm的外徑2．0mm，材料PEAD1—ADm的外徑2．0mm，外壁材料PBT或PC／PBTAL8的壁厚0．75mm，材料PECE8的外徑2．1mm，材料GFK。該纜的相對伸長dL／L類似于圖3在—30℃時約為—0．044％，并由此位于距圖3中曲線FB很近。替代LCP成分或附加于該成分，在外殼AS8上可對PE混合玻璃纖維，以使得保持最多70％的PE成分，即，例如為20％的LCP，10％的玻璃成分，70％的PE。為了保證更好地與纖維“同步”，0．25mm的單個光波導(dǎo)體LW可用丙烯酸酯增厚到總直徑為0．3mm，這就得到在—30℃時dL／L約為—0．038％，它非常接近—0．044％的纜體值。通?？杀磉_(附加于上述可能的解決方案或與其無關(guān)地)為這樣的處理一個／多個光波導(dǎo)體通過機械加強用與它／它們相連接的塑料附件，如通過較厚的或多個涂層或一種其它的較大強度的或多重材料敷層(例如根據(jù)圖2的光波導(dǎo)體束)這樣地增厚，即使得在低溫時，下溫度限值處的伸長率dL／L盡可能地達到與原來的纜結(jié)構(gòu)的伸長率相適配(接近)。材料的選擇和／或材料強度也可在光傳導(dǎo)元件本身的范圍上為達到“同步”一起被采用。在本發(fā)明中，因此可根據(jù)熱膨脹系數(shù)這樣地來改變聚合物(殼材料和／或芯件材料)，即在下溫度限值處達到所需的dL／L值?？赡芗尤氲奶畛洳牧系念愋图胺蓊~將負責進一步用來使原材料的彈性模量在怎樣的程度上改變，即通過填充材料的類型及份額進一步調(diào)整光纜的特性(例如在降低扭曲性的同時提高拉力及橫向壓力特性)因此，可以設(shè)置譬如0—50％的填充材料，它由玻璃和／或碳，和／或礦物顆粒組成，它們可構(gòu)成纖維、球形或不規(guī)則形狀，單獨地或組合地設(shè)置。以下給出一個在加入填充材料前后的材料的例子AW=1→殼成分AW=2→芯件成分AW=3→填充材料POM=聚甲醛縮二醇PA=聚酰胺PC=聚碳酸酯PBT=聚丁烯對苯二酸酯α值(以下指在23℃時，—在一次近似時該值對于直到+80℃的溫度區(qū)域可作為線性熱膨脹系數(shù)使用)在低溫時被希望為小值。<tablesid="table1"num="001"><table>AW聚酰胺填充材料填充材料份額重量％α(聚合物)10—51／Kα(填充聚合物)10—51／K彈性模量(填充聚合物)N／mm2彈性模量(僅為聚合物)N/mm21，2PA6玻璃纖維50101．．1．51000030002PC／PBT玻璃纖維3093710020002POM玻璃纖維401111400030002POM玻璃球10111．1310030002PAI碳纖維3030．92230049003LCP玻璃纖維30—0．3—0．11600010400</table></tables>權(quán)利要求1．光波導(dǎo)體纜(CA)，具有至少一個抗拉單元(CE)及一個纜殼(AS)以及至少一個包括至少一個光波導(dǎo)體的光傳導(dǎo)單元(LB1－LBn)，光傳導(dǎo)單元可移動地設(shè)置在一個腔(CB)中，腔的尺寸選擇得稍大于光傳導(dǎo)單元(LB1－LBn)的外尺寸，其特征在于在從20℃到光纜的下限溫度(例如—30℃)的范圍中，纜體的熱收縮對所使用的光傳導(dǎo)元件(LB1—LBn)的熱收縮的偏差不大于30％。2．根據(jù)權(quán)利要求1的光波導(dǎo)體纜，其特征在于這樣地選擇腔的尺寸，即在低溫限值時由光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)的附加伸長引起的局部彎曲半徑大于70mm。3．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于在上溫度區(qū)域中，尤其在20℃以上，將通過纜結(jié)構(gòu)在光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)上作用一個由溫度引起的拉力。4．根據(jù)權(quán)利要求3的光波導(dǎo)體纜，其特征在于這樣地選擇拉力，即在對光纜設(shè)置的最高溫度限值(例如60℃)時，拉力不會引起光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)任何不允許的伸長，尤其是該伸長不大于0．1％。5．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于該纜具有多個尤其是螺旋狀延伸的腔，在這些腔中放入一個或多個光傳導(dǎo)元件(LB1—LBn)(圖4)。6．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于設(shè)有多個管狀的單絞扭單元，在其內(nèi)部具有一個用于接收光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)的腔(圖5，圖8)。7．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于在中心設(shè)有一個管狀單元，在它內(nèi)部具有一個用于接收光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)的腔(圖6，圖7)。8．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)是通過將多個光波導(dǎo)體(LW)組合成一個光波導(dǎo)體束構(gòu)成的，將它們中的一個或多個布置在纜中。9．根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于光傳導(dǎo)元件是通過一個單光波導(dǎo)體構(gòu)成的，其中將它們中的一個或多個布置在纜中。10．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于對于纜結(jié)構(gòu)通過材料選擇和／或壁強度選擇，使低溫限值時其伸長(dL／L)與光傳導(dǎo)元件(LB1—LBn)的伸長的適配得以優(yōu)化。11．根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于對于纜結(jié)構(gòu)使用由或附加PMMA或LCP或玻璃成分構(gòu)成的塑料。12．光波導(dǎo)體纜，尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于光波導(dǎo)體或光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)通過機械加強用與它相連接的塑料附件，尤其通過附加涂層或一種其它材料敷層這樣地增厚，即使得在低溫時，其伸長率達到與纜體結(jié)構(gòu)的伸長率相適配，最好相差極小(如最大0．05％)。13．光波導(dǎo)體纜，尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的光波導(dǎo)體纜，其特征在于在20℃以下，尤其是在纜的低溫限值(例如—30℃)時，對以光傳導(dǎo)元件隨溫度變化的膨脹百分比值(dL／L)為一方及以相關(guān)纜體結(jié)構(gòu)(例如CAG5)的膨脹百分比值(dL／L)為另一方之間的偏差選擇得使膨脹值之差低于±0．03百分點，并且優(yōu)先為低于±0．02百分點，尤其為低于±0．01百分點。全文摘要該光波導(dǎo)體纜(CA)具有至少一個抗拉單元(CE)及一個纜殼(AS)以及至少一個光傳導(dǎo)單元(光波導(dǎo)體),光傳導(dǎo)單元可移動地設(shè)置在一個腔(CB)中。在從20℃到光纜的下限溫度的范圍中,這樣地選擇纜體的熱收縮率,即它相對所使用的光傳導(dǎo)元件(LB1－LBn)的熱收縮的偏差不大于30%。文檔編號G02B6/44GK1279773SQ98811402公開日2001年1月10日申請日期1998年9月23日優(yōu)先權(quán)日1997年9月29日發(fā)明者E·奧佩爾,I·施米德特申請人:西門子公司