CN114258503A - 光纤电缆 - Google Patents

Abstract

提供了一种光纤电缆，其包括：护套；容纳在护套中的芯；以及至少两个抗拉强度构件，所述至少两个抗拉强度构件嵌入在护套中，以便在横向截面视图中使芯插入在至少两个抗拉强度构件之间。在护套的外圆周表面上形成有多个凸部和多个凹部，多个凸部和多个凹部在圆周方向上交替地布置。在横向截面视图中，当两个抗拉强度构件彼此面对的方向为第一方向时，抗拉强度构件仅嵌入在护套的在第一方向上从芯面向外的部分中。

Description

光纤电缆

[技术领域]

本发明涉及光纤电缆。

要求2019年12月11日提交的日本专利申请第2019-223813号的优先权，其内容通过引用并入本文中。

[背景技术]

专利文献1公开了包括护套和容纳在护套中的芯的光纤电缆。凹部和凸部交替地形成在护套的表面上，由此减少电缆通道与护套之间的摩擦。

在专利文件1中，芯是所谓的槽式，并且具有其中形成有多个槽的杆。通孔形成在杆的中心部分中，并且用于保护光纤免受张力影响的抗拉强度构件被布置在通孔内。

在该类型的光纤电缆中，为了增加光纤的安装密度，可以省略杆并且可以将抗拉强度构件嵌入在护套中。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]

首次公开号为2000-121893的日本未审查专利申请。

[发明内容]

[技术问题]

在专利文献1的光纤电缆中，当抗拉强度构件嵌入在护套中时，护套的厚度在凹部的位置与抗拉强度构件的位置彼此靠近时变得过小。此外，抗拉强度构件的直径越大，护套的厚度越小。因此，可以设想增加抗拉强度构件的数目，并且将具有小线径的抗拉强度构件布置在每个凸部内部。然而，当抗拉强度构件被布置在每个凸部内部时，芯被多个抗拉强度构件包围，从而增加光纤电缆的可允许的弯曲直径。

本发明是考虑这样的情况而完成，并且本发明的目的是在将抗拉强度构件嵌入到光纤电缆的护套中(其中凹部和凸部交替地形成在护套的表面上)的同时减小可允许的弯曲直径。

[问题的解决方案]

为了解决以上问题，根据本发明的一个方面的光纤电缆包括：护套；具有多个光纤并且容纳在护套中的芯；以及，在护套中，至少两个抗拉强度构件嵌入在护套中，以便在横向截面视图中使芯插入在至少两个抗拉强度构件之间，其中，在护套的外圆周表面上形成有多个凹部和多个凸部，多个凹部和多个凸部在圆周方向上交替地布置，并且在横向截面视图中，当两个抗拉强度构件彼此面对的方向是第一方向时，抗拉强度构件仅嵌入在护套的在第一方向上从芯面向外的部分中。

[发明的有利效果]

根据本发明的以上方面，在其中在护套的表面上交替地形成有凹部和凸部的光纤电缆中，可以在将抗拉强度构件嵌入到护套中的同时减小可允许的弯曲直径。

[附图说明]

图1是根据本实施方式的光纤电缆的横向截面视图。

图2是根据测试示例2的光纤电缆的横向截面视图。

图3是根据测试示例3的光纤电缆的横向截面视图。

图4是示出抗屈曲测试的图。

图5是示出扭结测试的图。

图6是示出吹气测试的图。

图7是根据本实施方式的修改示例的光纤电缆的横向截面视图。

[具体实施方式]

在下文中，将参照附图描述本实施方式的光纤电缆。

如图1中所示，光纤电缆1包括护套10、容纳在护套10中的芯20、以及嵌入在护套10中的多个抗拉强度构件30和多个撕裂线40。本实施方式的光纤电缆1包括四个抗拉强度构件30和两个撕裂线40。

芯20具有多个光纤单元21和包裹这些光纤单元21的包裹管22。光纤单元21中的每一个光纤单元具有多个光纤21a和粘合光纤21a的粘合材料21b。

(方向定义)

在本实施方式中，芯20的中心轴线被称为中心轴线O。此外，光纤电缆1的纵向方向(芯20的纵向方向)被简称为纵向方向。正交于纵向方向的截面被称为横向截面。在横向截面视图(图1)中，与中心轴线O相交的方向被称为径向方向，以及围绕中心轴线O旋转的方向被称为圆周方向。

在本实施方式中，布置总共四个抗拉强度构件30以便使芯20插入在其之间。在横向截面视图中，芯20插入在抗拉强度构件30中间的方向被称为第一方向X，以及与第一方向X正交的方向被称为第二方向Y。第一方向X的一侧被称为+X侧，而另一侧被称为-X侧。第二方向Y的一侧被称为+Y侧，而另一侧被称为-Y侧。

布置四个抗拉强度构件30以便在第一方向X上将芯20插入在其之间。如图1中所示，在横向截面视图中，两个抗拉强度构件30位于芯20的+X侧，以及其余两个抗拉强度构件30位于芯20的-X侧。注意，抗拉强度构件30的数目可以适当地改变，以及可以是例如两个。当抗拉强度构件30的数目为两个时，一个抗拉强度构件30被布置在芯20的+X侧，而另一个抗拉强度构件30被布置在芯20的-X侧。类似地，当抗拉强度构件30的数目为6或更多的偶数时，抗拉强度构件30中的一半被布置在芯20的+X侧，而抗拉强度构件30中的另一半被布置在芯20的-X侧。

在护套10中，抗拉强度构件30没有被布置在其位置在第一方向X上与芯20重合的部分中。换句话说，抗拉强度构件30仅嵌入在护套10的在第一方向X上从芯20面向外(+X侧或-X侧)的部分中，并且抗拉强度构件30没有被布置在芯20的+Y侧和-Y侧。原因将在后面描述，但是即使在抗拉强度构件30的数目改变的情况下，优选的是将抗拉强度构件30仅嵌入到护套10的在第一方向X上从芯20面向外的部分中。

作为抗拉强度构件30的材料，例如，可以使用金属线(钢线等)、抗拉强度纤维(芳族聚酰胺纤维等)、纤维增强的塑料(FRP)等。作为FRP的具体示例，可以使用使用玻璃纤维的GFRP、使用凯夫拉尔纤维的KFRP、使用聚苯撑苯并噁唑(PBO)的PBO-FRP等。

撕裂线40被布置成在第二方向Y上将芯20插入在其之间。一个撕裂线40位于芯20的+Y侧，以及另一个撕裂线40位于芯20的-Y侧。每个撕裂线40被布置成在径向方向上从外部与芯20接触。注意，撕裂线40的数目可以适当地改变，并且可以是三个或更多个中的一个或多个。

作为撕裂线40，可以使用通过绞合诸如聚丙烯(PP)和聚酯的纤维获得的纱线(纱)。抗拉强度构件30具有保护光纤21a不受张力影响的作用，而撕裂线40具有撕开护套10的作用。因此，撕裂线40和抗拉强度构件30的材料不同。具体地，抗拉强度构件30的抗拉弹性模量大于撕裂线40的抗拉弹性模量。此外，撕裂线40比抗拉强度构件30更柔韧。

本实施方式的光纤单元21是所谓的间歇粘合的光纤带，并且当多个光纤21a在正交于纵向方向的方向上被拉动时，它们被彼此附接使得以网状(蜘蛛网形状)展开。具体地，一个光纤21a在纵向方向上的不同位置处附接至其两侧上的相邻光纤21a。此外，相邻的光纤21a在纵向方向上以一定间隔彼此附接。

多个光纤单元21围绕中心轴线O绞合在一起。绞合的样式可以是螺旋形或SZ形。

注意，光纤单元21的样式不限于间歇粘合的光纤带，而是可以适当地改变。例如，光纤单元21可以是通过简单地使用粘合材料21b粘合多个光纤21a而获得的光纤单元。

包裹管22包裹多个光纤单元21，并形成为圆柱形形状。包裹管22在圆周方向上的两个端部(第一端部和第二端部)彼此交叠以形成包裹部22a。包裹管22的除了包裹部22a之外的部分被称为非包裹部22b。非包裹部22b被定位在形成包裹部22a的第一端部与第二端部之间。

由于包裹管22具有包裹部22a，所以可以防止护套10与包裹管22内的组成构件接触。因此，当护套10被挤压和成形时，可以防止光纤21a进入软化的护套10中，并且防止光纤21a与光纤电缆的额外长度比变得不稳定。此外，可以抑制由于光纤21a被插入在包裹管22与护套10之间而导致的传输损耗的增加。

作为包裹管22的材料，可以使用无纺布、塑料带构件等。当包裹管22由塑料制成时，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯等可以用作材料。此外，作为包裹管22，可以使用通过对上述无纺布或带构件赋予吸水性而获得的吸水带。在这种情况下，可以改进光纤电缆1的防水性能。当塑料带构件被用作包裹管22时，可以通过将吸水粉末施加到带构件的表面来赋予吸水性。

护套10被形成为以中心轴线O为中心的圆柱形形状。作为护套10的材料，可以使用聚烯烃(PO)树脂，诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯丙烯共聚物(EP)、聚氯乙烯(PVC)等。

在护套10的外圆周表面上形成多个凹部(凹面)12和凸部(凸面)11。凹部12和凸部11在圆周方向上交替地布置。以这种方式，在护套10的外圆周表面上形成不平坦的形状。凹部12和凸部11沿着纵向方向延伸。凸部11形成为曲面形状以便在径向方向上向外突出，而凹部12形成为曲面形状以便在径向方向上向内凹入。此外，在横向截面视图中，凸部11与凹部12之间的连接部分具有弯曲形状。如上所述，由于凸部11和凹部12连续地形成为弯曲形状，因此即使圆周方向上的力作用在凸部11上，应力也不太可能集中在凹部12上。因此，抑制了在凹部12中出现裂纹等，并且增加了护套10的强度。

图1中所示的直线L是在横向截面视图中连接中心轴线O和抗拉强度构件30的中心的直线。在横向截面视图中，抗拉强度构件30位于凸部11内部，并且在径向方向上位于抗拉强度构件30外部的凸部11的顶部位于直线L上。本说明书中的“顶部”是凸部11的在径向方向上向外弯曲的部分。虽然在图1中仅示出了与一个抗拉强度构件30对应的直线L，但是对于其他三个抗拉强度构件30，在径向方向上位于每个抗拉强度构件30外部的凸部11的顶部位于连接抗拉强度构件30和中心轴线O的直线上。

在护套10的+Y侧端部和-Y侧端部上形成平坦表面14和从平坦表面14径向向外突出的标记部13。标记部13在圆周方向上的位置与撕裂线40的位置一致。也就是说，撕裂线40位于标记部13与芯20之间。标记部13是用于显示撕裂线40的位置的标记。可以通过在护套10中从标记部13附近形成切口，取出撕裂线40的一部分并在纵向方向上拉动撕裂线40来撕裂护套10。这便于从护套10中取出芯20的工作。

在横向截面视图中，平坦表面14沿着第一方向X延伸。标记部13形成在平坦表面14在第一方向X上的中心部分处。图1中的弧C是外接多个凸部11的外接圆，并且在下文中被称为外接圆C。在横向截面视图中，标记部13在径向方向上的外端部位于弧C上。

注意，标记部13在径向方向上的外端部可以位于外接圆C外部或位于外接圆C内部。然而，在标记部13的一部分位于外接圆C外部的情况下，当光纤电缆1被安装在微管道中时，标记部13与微管道的内表面之间的摩擦变大。因此，更优选的是，标记部13在径向方向上的外端部位于外接圆C上或位于外接圆C内部。

通过如在本实施方式中那样形成具有与凸部11的形状不同的形状的标记部13，使得用户能够通过触摸来识别撕裂线40的位置。然而，标记部13的形式可以适当地改变。例如，标记部可以通过布置凸部11代替图1中的平坦表面14和标记部13并对凸部11的顶部着色来形成。此外，在这种情况下，撕裂线40的位置可以由通过着色形成的标记部来显示。

如上所述，本实施方式的光纤电缆1包括：护套10；容纳在护套10中的芯20；以及至少两个抗拉强度构件30，所述至少两个抗拉强度构件嵌入在护套10中以便在横向截面视图中使芯20插入在其之间。此外，在护套10的外圆周表面上形成多个凸部11和多个凹部12，多个凸部11和多个凹部12在圆周方向上交替地布置。因此，当光纤电缆1被安装在微管道中时，护套10与微管道的内表面之间的接触面积以及由于接触而产生的阻力减小，并且光纤电缆1可以被平滑地安装。此外，由于抗拉强度构件30嵌入在护套10中，所以与抗拉强度构件30布置在芯20中的情况相比，光纤21a的安装密度可以增加。

此外，在横向截面视图中，在径向方向上位于抗拉强度构件30外部的凸部11的顶部位于连接芯20的中心(中心轴线O)和一个抗拉强度构件30的中心的直线L上。因此，抗拉强度构件30周围的护套10的厚度不太可能减小。因此，可以确保护套10的强度。注意，如果在径向方向上位于抗拉强度构件30外部的凸部11的顶部位于连接多个抗拉强度构件30中的至少一个抗拉强度构件30的中心和中心轴线O的直线上，则至少可以确保抗拉强度构件30周围的护套10的强度。

此外，在护套10中形成在径向方向上向外突出的标记部13，并且撕裂线40位于标记部13与芯20之间。在横向截面视图中，当光纤电缆1被安装在微管道中时，通过将标记部13的外端部沿径向方向定位在外接多个凸部11的外接圆C上或外接圆C内部，可以抑制标记部13与微管道之间的强烈摩擦。

此外，由于标记部13具有与凸部11的形状不同的形状，因此用户可以通过触摸来识别撕裂线40的位置。

[示例]

在下文中，将参照具体示例描述以上实施方式。注意，本发明不限于以下示例。

在本实施方式中，制备了下表1中所示的测试示例1至3的光纤电缆。

[表1]

	测试示例1	测试示例2	测试示例3
				截面形状	图1	图2	图3
电缆外径(D)	8mm	7mm	8mm
				重量	45kg/km	35kg/km	45kg/km
抗拉强度构件的数目	4	10	4
				抗拉强度构件的直径	1mm	0.5mm	0.7mm
抗拉强度构件的材料	GFRP	KFRP	GFRP
				屈曲载荷	700N	370N	-
扭结直径d	9D	14D	-
				吹气测试	≥2000m	≥2000m	180m

测试示例1的光纤电缆1与以上实施方式的光纤电缆相同，并且具有如图1中所示的横向截面形状。测试示例2的光纤电缆100A具有如图2中所示的横向截面形状，并且抗拉强度构件30被布置在凸部11中的每一个的内部。测试示例3的光纤电缆100B具有如图3中所示的横向截面形状，并且护套10不具有凸部11和凹部12。测试示例1至3的光纤电缆的外径如表1中的“电缆外径(D)”所示。测试示例1至3的每单位长度的重量、抗拉强度构件30的数目、抗拉强度构件30的材料和抗拉强度构件30的直径如表1所示。

抗屈曲测试的结果被显示在表1的“屈曲载荷”栏中。将参照图4描述抗屈曲测试的细节。在抗屈曲测试中，如图4的部分(a)和部分(b)中所示，使用模仿微管道的直管道P和测压元件R。管道P的内径为20mm，其长度为600mm。测试示例1至3的光纤电缆的样品S被容纳在管道P内。在样品S的下端部固定的情况下，样品S的上端部由测压元件R以200mm/min的速度推动。如图4的部分(b)中所示，当样品S在管道P中屈曲并且测压元件R的推入量达到50mm时的载荷F(N)被示出在表1的“屈曲载荷”栏中。

如表1中所示，测试示例1的屈曲载荷为700N，以及测试示例2的屈曲载荷为370N。如上所述，在测试示例1中，需要大约两倍于测试示例2的力来进行屈曲。认为测试示例1的光纤电缆1难以屈曲的原因是其具有电缆易于弯曲的弯曲方向。光纤电缆1在其易于弯曲的方向(抗拉强度构件30不太伸长的方向)上弯曲，因此，施加到抗拉强度构件30的应力小。另一方面，测试示例2的光纤电缆100A不具有电缆易于弯曲的弯曲方向，并且当光纤电缆100A弯曲时，应力被立即施加到抗拉强度构件30。根据这样的差异，认为测试示例1的光纤电缆1比测试示例2的光纤电缆100A更不容易屈曲。

在表1的“扭结直径d”一栏中，显示了符合IEC60794-1-21方法E10的扭结测试的结果。将参照图5的部分(a)和部分(b)描述扭结测试的细节。首先，如图5的部分(a)中所示，通过使用具有足够长度的样品S来创建环。然后，将样品S的两个端部在由图5的部分(a)中的箭头指示的方向上拉伸。结果，环变得更小，并且变成如图5的部分(b)中所示的状态。测量在样品S中发生扭结时样品S的环部分的长度(图5的部分(b)中虚线的长度)。通过将环部分的长度除以圆周率(π)获得的值在表1中被示出为“纽结直径d”。

注意，扭结直径D被示出为每个测试示例的电缆外径D的倍数。如在本说明书中所使用的，术语“扭结发生”意味着护套10破裂、挤压、碰撞等，并且即使弯曲消除，光纤电缆的外观也不会恢复。这意味着，扭结直径d越大，光纤电缆的可允许的弯曲直径越大，并且越难以将其安装在具有小曲率半径的微管道中。

如表1中所示，测试示例1的扭结直径d为9D，以及测试示例2的扭结直径d为14D。如上所述，证实了测试示例1的光纤电缆1比测试示例2的光纤电缆100A更不太可能引起扭结。这种差异被认为是由于抗拉强度构件30的布置的差异造成的。在测试示例2的光纤电缆100A中，抗拉强度构件30被布置成围绕芯20。因此，无论光纤电缆100A向哪个方向弯曲，抗拉强度构件30都分别位于弯曲部内部和外部。因此，位于弯曲部内部的抗拉强度构件30被强烈压缩，而位于弯曲部外部的抗拉强度构件30被强烈拉伸。因此，位于弯曲部内部或外部的护套10可能破裂、挤压、碰撞等，并且扭结直径d变大。

另一方面，在测试示例1的光纤电缆1中，抗拉强度构件30仅嵌入在护套10的在第一方向X上从芯20面向外的部分中。换句话说，抗拉强度构件30没有布置在芯20的+Y侧和-Y侧。因此，当光纤电缆1在第二方向Y上弯曲时，强压缩力或抗拉力不太可能作用在抗拉强度构件30上。因此，护套10不太可能破裂、挤压、碰撞等，并且扭结直径d可以减小。

表1中的“吹气测试”一栏示出了将测试示例1至3的样品S吹气成图6所示的轨迹T的结果。通过将微导管安装成绘制多个数字8的图形来配置轨迹T。如图6中所示，轨迹T在与数字8的图形的两个环被并排布置的方向正交的方向上的宽度为18.33m，并且微管道被安装成使得数字8的一个图形的轨迹长度为125m。注意，通过将微管道安装成多次绘制数字8的图形，轨迹T的总长度被设定为2000米。表1示出了当通过使用吹气机器将样品S吹气成轨迹T时可以被空气吹送的距离。

如表1中所示，测试示例1和测试示例2的光纤电缆可以被空气吹送2000m或更多。测试示例3的光纤电缆可以被空气吹送180m。

如上所述，证实了与测试示例3的光纤电缆相比，测试示例1和测试示例2的光纤电缆更容易在微管道中被空气吹送。认为其原因是凸部11和凹部12被形成在护套10的表面上，使得微导管与护套10之间的接触面积和由于接触而产生的阻力减小。

如上所述，在本实施方式的光纤电缆1中，通过将抗拉强度构件30仅嵌入在护套10的在第一方向X上从芯20面向外的部分中，不太可能发生由于弯曲引起的扭结。因此，在其中凸部11和凹部12交替地形成在护套10的表面上并且抗拉强度构件30嵌入在护套10中的光纤电缆1中，可允许的弯曲直径(扭结直径d)可以减小以使其更容易处理。

注意，本发明的技术范围不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本发明的精神的情况下进行各种修改。

例如，在图1的示例中，各个凸部11在圆周方向上的宽度彼此相等，并且一个抗拉强度构件30被布置在一个凸部11内部。然而，如图7中所示，在护套10中形成的多个凸部11在圆周方向上的宽度可以不均匀。

此外，如图7中所示，多个(两个或更多个)抗拉强度构件30可以被布置在一个凸部11内。在这种情况下，围绕抗拉强度构件30的护套10的壁厚可以增加，以增加护套10的强度。此外，当在径向方向上向内定向的外力作用在沿径向方向位于抗拉强度构件30外部的凸部11上时，该外力可以被多个抗拉强度构件30分散和接收。因此，可以防止护套10在与抗拉强度构件30的边界部分处开裂等。

此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以使用公知的组成元件适当地替换上述实施方式中的组成元件，并且可以适当地组合上述实施方式和修改示例。

[附图标记列表]

1 光纤电缆

10 护套

11 凸部

12 凹部

13 标记部

20 芯

21a 光纤

30 抗拉强度构件

40 撕裂线

C 外接圆

L 直线

Claims (4)

1.一种光纤电缆，包括：

护套；

芯，所述芯具有多个光纤并且容纳在所述护套中；以及

至少两个抗拉强度构件，所述至少两个抗拉强度构件嵌入在所述护套中，以便在横向截面视图中使所述芯插入在所述至少两个抗拉强度构件之间，

其中，在所述护套的外圆周表面上形成有多个凹部和多个凸部，所述多个凹部和所述多个凸部在圆周方向上交替地布置，并且

在所述横向截面视图中，当两个抗拉强度构件彼此面对的方向被定义为第一方向时，所述抗拉强度构件仅嵌入在所述护套的在所述第一方向上从所述芯面向外的部分中。

2.根据权利要求1所述的光纤电缆，

其中，在所述横向截面视图中，所述多个凸部中的在径向方向上位于所述两个抗拉强度构件中的一个抗拉强度构件外部的凸部的顶部位于连接所述芯的中心和所述一个抗拉强度构件的中心的直线上。

3.根据权利要求1或2所述的光纤电缆，还包括：

嵌入在所述护套中的撕裂线，

其中，在所述护套中形成有在径向方向上向外突出的标记部，

所述撕裂线位于所述标记部与所述芯之间，并且

在所述横向截面视图中，所述标记部在所述径向方向上的外端部位于外接所述多个凸部的外接圆上，或者位于所述外接圆内部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤电缆，

其中，在所述横向截面视图中，所述多个抗拉强度构件位于所述凸部中的凸部内部。

Images